Производственные предприятия дорожного хозяйства

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» В.Г. Степанец С ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА И АД иб Учебное пособие Омск 2019 Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит. УДК 625. 74 ББК 39. 311 С79 Рецензенты: канд. техн. наук, доц. Г.И. Надыкто (СибАДИ); зам. директора по коммерции Е.Я. Вагнер (ООО «Стройсервис») Работа утвержена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве учебного пособия. С Степанец, Виктор Георгиевич. С79 Производственные предприятия дорожного хозяйства [Электронный ресурс] : учебное пособие / В.Г. Степанец. – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2019. – Режим доступа: http://bek.sibadi.org/fulltext/esd978.pdf, свободный после авторизации. – Загл. с экрана. АД иб Представлены производственные предприятия дорожного хозяйства: карьеры каменных материалов, асфальтобетонные заводы (АБЗ), цементобетонные заводы (ЦБЗ), заводы (ЗЖБИ ) и полигоны по выпуску изделий и конструкций, битумные и битумоэмульсионные базы. Содержит необходимые справочные материалы для проектирования производственных предприятий. Отражены вопросы техники безопасности и охраны окружающей среды при работе производственных предприятий. Имеет интерактивное оглавление в виде закладок. Рекомендуется для подготовки студентов всех форм обучения профилей бакалавриата дорожной отрасли и магистратуры направления «Строительство» и специальностей «Строительство уникальных зданий и сооружений», «Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей» дорожной специализации. Может быть использовано при выполнении практических занятий, самостоятельной работы и выпускной квалификационной работы, при изучении дисциплин, в которых затрагиваются вопросы использования производственных предприятий в дорожном строительстве. Может быть полезно для инженерно-технических работников сферы автодорожного строительства. Подготовлено на кафедре «Строительство и эксплуатация дорог». И Текстовое (символьное) издание (14 МБ) Системные требования: Intel, 3, 4 GHz; 150 Mб; Windows XP/Vista 7; DVD-ROM; 1Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения рdf-файлов Adobe Acrobat Reader ; Foxit Reader Редактор И.Г. Кузнецова Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова Издание первое. Дата подписания к использованию 15.02.2019 Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая 1 © ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2019 ВВЕДЕНИЕ С Реализация масштабных планов развития сети автомобильных дорог требует разработки и запуска в производство новых инновационных материалов, увеличения объемов выпуска модифицированных битумов, асфальтобетонных смесей на их основе, выпуска более качественных цементобетонных смесей конструкций и изделий. Модернизация битумного производства, внедрение битумных эмульсий, щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей позволит значительно повысить качество дорожного строительства. Высокий технический уровень, механизация и автоматизация всех технологических операций по приготовлению дорожно-строительных материалов (щебня, гравийно-песчаных смесей, песков и т.д.) по выпуску асфальтобетонных и цементобетонных смесей, изготовлению современных изделий, деталей и конструкций возможны только на передовых автоматизированных предприятиях дорожного строительства. В первую очередь это асфальтобетонные (АБЗ), цементобетонные (ЦБЗ) заводы, предприятия по разработке и переработке каменных материалов, битумные и битумоэмульсионные базы, а также заводы и полигоны по изготовлению изделий, деталей и конструкций. За последние годы повышенным спросом у дорожников пользуются различные установки, которые быстро монтируются и легко перемещаются. Особой популярностью пользуются передвижные грунтосмесительные установки ДС-50Б производительностью 240 т/ч, которые используются для приготовления различных цементно-щебеночных, битумогрунтовых и других смесей с применением местных материалов и отходов промышленности. Высокая точность взвешивания и дозирования за счет применения автоматизированного контроля и корректировки по дозированию каждого замеса на современных предприятиях позволит значительно повысить качество и сократить сроки дорожного строительства. Общий объем щебеночных материалов, используемых в строительстве в России в настоящее время, составляет от 100 до 150 млн м3 в год, из этого количества около половины добываемых объемов используется в дорожном строительстве. Потребность дорожного хозяйства в щебне к 2020 г. составит 37 млн м3. Многие производители нерудных материалов не могут обеспечить либо поставку и транспортировку необходимого объема, либо требуемые качественные показатели продукции. На рынке Западной Сибири основная добыча и производство щебня ведутся в Новосибирской, Кемеровской областях, Алтайском крае. Частично щебень поступает из Свердловской и Челябинской областей. ОАО «Каменный карьер» является крупнейшим поставщиком щебня, обеспечивающим потребности Новосибирской, Томской, Омской и час- И АД иб 3 тично Кемеровской областей. В Уральском и Сибирском федеральных округах производится более 34 млн м3 щебня. Изменяются общие требования к качественным показателям щебня для транспортного строительства. При написании учебного пособия использованы труды А.П. Васильева, Н.В. Горелышева, Е.Н. Дубровина, В.В. Силкина, А.Б. Миротина, В.Я. Бубес, Б.Н. Соловьёва, В.И. Колышева, А.А. Андросова, Н.Н. Иванова, С.М. Полосина-Никитина, И.А. Рыбьева, В.М. Сиденко, В.М. Могилевича, В.П. Никитина и др. С И АД иб 4 1. РОЛЬ, НАЗНАЧЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА 1.1. Общие сведения о производственных предприятиях дорожного хозяйства С Современное дорожное строительство просто немыслимо без развития его индустриализации, прежде всего через совершенствование производственной базы. Производственной базой дорожного строительства называется комплекс машин, оборудования и механизмов, работающих в строгой технологической последовательности и выполняющих работы по разработке и переработке каменных материалов, приготовлению асфальтобетонных и цементобетонных смесей, изготовлению изделий и конструкций для дорожного строительства [1]. В состав производственной базы входят [2]: - карьеры каменных материалов и песка; - базы для приема, хранения и переработки каменных материалов, битума, цемента, битумных эмульсий и других материалов; - предприятия по приготовлению смесей: асфальтобетонных – АБЗ, цементобетонных – ЦБЗ, чернощебеночных и черногравийных – АБЗ, других смесей для устройства оснований и покрытий дорожных одежд – передвижные смесительные установки; - заводы и полигоны по изготовлению строительных изделий и конструкций; - мастерские различного назначения; - предприятия по техническому обслуживанию и ремонту дорожностроительной техники и автомобильного транспорта. Все дорожные работы по виду производства и месту исполнения делятся на заготовительные, транспортные и строительно-монтажные [3]. Заготовительные работы составляют основную часть работ (60–80%), к ним относятся: добыча, переработка каменных материалов (камня, щебня, гравия, песка и др.); изготовление на полигонах деталей сборных конструкций; приготовление асфальтобетонных, цементобетонных, цементогравийных, битумогрунтовых смесей и черного щебня; приготовление минерального порошка, органических вяжущих материалов – битумов, битумных эмульсий, дегтей и др. Транспортные работы: перемещение этих материалов с карьеров и баз к месту укладки. Строительно-монтажные работы – это работы, выполняемые непосредственно при строительстве дороги: подготовительные работы, строи- И АД иб 5 С тельство малых искусственных сооружений (труб и малых мостов), строительство земляного полотна, дорожной одежды, обустройство дороги и т.д. Заготовительные работы выполняются предприятиями, входящими в состав производственных баз. Предприятия производственной базы на дорожном строительстве по своему назначению подразделяют на производственные, вспомогательные и обслуживающие. Производственные – предприятия основного назначения, обеспечивающие строительство материалами, полуфабрикатами, готовыми изделиями и деталями сборных конструкций. К ним относятся АБЗ и ЦБЗ, заводы сборного железобетона (ЗСЖБ), карьеры дорожно-строительных материалов, битумные базы и т.д. [2]. Вспомогательные – предприятия подсобно-производственного назначения, обеспечивающие бесперебойное выполнение технологического процесса как непосредственно на строительном объекте, так и на производственных предприятиях. К вспомогательным предприятиям относятся ремонтные мастерские, парки-стоянки строительных и транспортных машин, склады материалов, инструментов и т.п. Обслуживающие – предприятия, выполняющие работы по обслуживанию основного и вспомогательного производств. Обслуживающие предприятия обеспечивают производственные и вспомогательные предприятия электроэнергией, паром, водой, сжатым воздухом и т.д. Производственными предприятиями, входящими в состав производственной базы, выполняются наиболее сложные и трудоемкие процессы, требующие затрат тепла, электроэнергии, воды, сжатого воздуха. Производственные предприятия позволяют значительно повысить индустриализацию дорожного строительства. Под индустриализацией дорожного строительства понимают автоматизацию и механизацию всех видов выполняемых работ, перемещение трудовых затрат с дороги на производственные предприятия, снижение трудоемкости и повышение качества [4]. Это достигается за счет: а) уменьшения потребности рабочих на строительстве в целом за счет использования более производительных машин, автоматизации производства и повышения квалификации кадров; б) уменьшения текучести рабочих за счет повышения их квалификации, улучшения производственных и бытовых условий; в) значительного улучшения качества работ; г) повышения производительности труда. И АД иб 6 С Предприятия производственных баз дорожного строительства могут быть стационарными, полустационарными и передвижными; городского подчинения, а также находящимися на балансе дорожно-строительных организаций. При этом последние должны быть мобильными в связи с тем, что дорожные работы имеют линейный характер [5]. При обычных темпах строительства (150–300 п. м/день) годовой объем строительства дорог составляет 15–30 км, а при скоростном строительстве (500–700 п. м/день) – 50–70 км/год. В этом случае нахождение производственной базы на одном месте сокращается с 3–6 лет до 1–2 лет. Опыт скоростного строительства автомобильных дорог показал, что наиболее оптимальным является вариант раздельного размещения притрассового АБЗ (ЦБЗ) или установок для приготовления цементогрунтовых смесей. Для обеспечения необходимой мобильности притрассовых баз и притрассовых заводов строятся комплексно-механизированные производственные предприятия с использованием сборно-разборных конструкций, блочного (крупноагрегатного оборудования). При организации работ предусматривается замена стационарных погрузочных средств (галерей, приямков и транспортеров) одноковшовыми фронтальными погрузчиками. Эффективность использования ЦБЗ (АБЗ) во многом зависит от времени, необходимого на передислокацию, и числа перебазировок в год. Количество передислокаций передвижного ЦБЗ или АБЗ определяется исходя из максимального времени транспортирования бетонной или асфальтобетонной смеси по технологическим условиям. И АД иб 1.2. Классификация производственных предприятий Производственные предприятия, обслуживающие дорожное строительство, делятся на две группы [2]: - добывающие; - перерабатывающие. Добывающие предприятия – карьеры дорожно-строительных материалов и лесосеки. Перерабатывающие предприятия – АБЗ, ЦБЗ, битумные базы, базы органических вяжущих материалов, заводы сборных бетонных и железобетонных конструкций, щебеночные заводы, лесоперерабатывающие базы, заводы по производству керамдора, аглопорита и т.д., установки по получению битума из гудрона. В зависимости от месторасположения различают прирельсовые, притрассовые и прикарьерные заводы и базы. Выбор местоположения производственного предприятия производится на основе технико-экономического сравнения сопоставимых вариантов. 7 По назначению и технологии производства предприятия классифицируются согласно табл. 1.1 [6]. Таблица 1.1 Классификация производственных предприятий по назначению и технологии работ Этапы технологической обработки Добыча и заготовка сырья С Вид обрабатываемых материалов минеральные лесные металлические Карьеры каменные, Леспромхозы, гравийные, песчазаготовительные ные участки Заводские цехи, Заводские цехи, Цехи кузнечные, дробильные и сорлесопильные сварочные, подгототировочные цехи, вительной арматуры минерального порошка АБЗ, ЦБЗ, битумные Цехи плотничные, Цехи арматурные, базы и др. столярные каркасные Цехи бетонных и Заводские цехи Заводские цехи меж.-б. изделий, цехи- деревянных конст- таллических констизготовители плит рукций рукций СибАДИ и др. Цехи минерального Цехи производства Цехи закладных депорошка, вяжущих древесноталей стружечных плит Первичная обработка сырья и получения материала И АД иб Изготовление полуфабрикатов Изготовление деталей и конструкций Переработка отходов В зависимости от режима работы и капитальности используемого оборудования производственные предприятия подразделяют на три основных типа: стационарные, полустационарные и передвижные (табл. 1.2) [7]. Таблица 1.2 Классификация производственных предприятий по капитальности оборудования Продолжительность пребывания на одном месте Стационарные Срок работы на одном месте До 3-х лет и более 20–36 мес. Полустационарные До 2-х лет 18–24 мес. Передвижные 1 строит. сезон 3–6 мес. Типы перебазируемых предприятий Крупные сборно-разборные Стационарные разборные Сборно-разборного типа Контейнерного типа Пневматические Подвижные: - на автотранспорте - плавучие - на ж.-д. транспорте 8 Сроки монтажа предприятий (месяц) 5–8 От 12 мес. до 2-3 лет 2,0–4,0 1,5–4,0 1,2–2,0 0,1–0,5 0,2–1,0 0,4–1,2 С Стационарные предприятия предназначены для длительного срока эксплуатации – от двух и более лет на одном месте (10–30 лет). Радиус обслуживания – до нескольких десятков километров. Такие предприятия строят из капитальных материалов, рассчитанных на длительный срок службы изделий и конструкций. Полустационарные (инвентарные) – предназначены для работы на одном месте от одного года до двух лет. Радиус обслуживания – до 40–60 км. Комплектуются такие предприятия набором машин, оборудования и строительных конструкций сборно-разборного типа. Исходя из конструктивного решения, перебазируемые предприятия могут быть сборно-разборные, контейнерного типа. Основным типом являются сборно-разборные предприятия. Передвижные предприятия организуют для приготовления смесей вблизи мест укладки оснований и покрытий. Они предназначены для кратковременного использования – от одного месяца до одного года. Радиус действия – 5–15 км, после чего предприятия передвигаются по трассе по мере продвижения линейных работ. Передвижные предприятия, смонтированные на транспортных средствах, бывают самоходные и несамоходные. По виду транспортные средства делятся на автотранспортные, плавучие и железнодорожные. И АД иб 1.3. Организация контроля качества продукции производственных предприятий дорожного хозяйства Качество продукции – совокупность свойств продукции, обусловливающих её пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с её назначением [8]. Показатель качества продукции – количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, составляющих её качество, применительно к определённому назначению при её создании, эксплуатации или потреблении. Регламентированное значение показателя качества продукции – значение показателя качества продукции, установленное нормативной документацией. Контроль (технический контроль) – проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям. Сущность всякого контроля сводится к осуществлению двух основных этапов: 1. Получение информации о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств (первичная информация). 9 С 2. Сопоставление первичной информации с заранее установленными требованиями, нормами, критериями, т.е. обнаружение соответствия или несоответствия фактических данных требуемым. Информация о расхождениях называется вторичной. На стадии изготовления технический контроль охватывает качество, количество и ход (состояния) производственных процессов, материалов и т.д. Дорожно-строительные организации должны обеспечивать высокое качество выполняемых работ. Работы следует выполнять в соответствии с ГОСТами, нормами, СНиПами, ТУ, которые непрерывно совершенствуются на основе достижений науки, техники и передового опыта. Качество законченного строительством сооружения зависит от многих факторов, которые укрупненно можно разбить на три группы: 1. Качество проектных решений – оценивается в зависимости от эффективности технических, экономических, технологических, объемнопланировочных и конструктивных решений. 2. Качество материалов и конструкций, производимых производственными предприятиями. 3. Качество выполнения строительно-монтажных работ (соблюдение технологических режимов, требований ГОСТов, СНиПов, ТУ и т.д.). Контроль качества приготовления продукции производственных предприятий включает: входной, операционный и выходной (приемочный). Постоянно действующий производственный контроль за качеством должен охватывать все операции технологического процесса: от приемки исходных материалов (входной контроль) до контроля проектных показателей в образцах отгружаемой продукции (приемочный контроль). В схеме операционного контроля участвуют практически все производственные подразделения завода. В составе дорожно-строительных организаций для регламентирования и контроля качества производимых работ имеются лаборатории: АБЗ, ЦБЗ, баз, полигонов и т.д. Лаборатории строительных управлений заводов, полигонов выполняют следующие задачи:  контроль качества всех поступающих материалов и изделий;  контроль качества материалов собственной разработки, применяемых в строительстве. Заведующий лабораторией, а также инженер лаборатории по поручению главного инженера имеют право запрещать производство работ в случаях: - применения материалов, не удовлетворяющих требованиям ГОСТов; И АД иб 10 С - отступления от правил производства работ (несоблюдения технологических режимов); - использования машин с нерегулируемыми рабочими органами. Качество материалов должно подтверждаться техническими паспортами и маркировкой. Технический паспорт представляет собой документ, который изготовитель указывает и этим гарантирует соответствие свойств материалов требованиям СНиПов, стандартов (ГОСТов) или технических условий. Маркировку на деталях и изделиях выполняют штампованием, надписями, ярлыками, бирками и т.д. В промышленности строительных материалов аттестация выпускаемой продукции оценивается по трем категориям качества:  высшая – дает право на присвоение государственного знака качества;  первая – свидетельствует о соответствии продукции действующим стандартам и ТУ;  вторая – подлежит снятию с производства. В дорожном строительстве часто применяется трехбалльная система оценки качества:  отлично – значение показателя качества превосходит его регламентируемое значение без увеличения сметной стоимости работ;  хорошо – значение показателя качества соответствует регламентируемому;  удовлетворительно – допущено малозначительное отклонение показателя от регламентируемого, согласованное с проектной организацией, но не снижающее эксплуатационные свойства. Продукция высшей категории качества должна соответствовать лучшим отечественным и мировым достижениям или превосходить их. И АД иб Контрольные вопросы 1. Что понимают под термином «производственная база дорожного строительства»? 2. Как классифицируются производственные предприятия? 3. Какие производственные предприятия вы знаете? 4. Какие основные виды работ существуют в дорожном строительстве? 5. Что понимается под качеством выпускаемой продукции производственными предприятиями? 6. Какие задачи стоят перед лабораторией производственного предприятия? 7. Какие категории качества существуют в промышленности строительных материалов? 8. По каким нормативным документам оценивают качество строительных материалов? 11 2. КАРЬЕРЫ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2.1. Классификация карьеров С Карьером называют открытую горную выработку с рядом устройств и приспособлений для добычи полезного ископаемого. Для строительства автомобильных дорог требуется большое количество каменных материалов: щебня, гравия, песка и пр. Для строительства 1 км автомобильной дороги IV категории требуется до 1500 м3 гравия; для строительства дороги III категории с асфальтобетонным покрытием шириной 7 м на щебеночном основании и песчаном подстилающем слое – 2600– 4000 м3 щебня, до 2000 м3 песка. Стоимость каменных материалов в ряде случаев составляет 50–60% от стоимости строительства всей дороги. Карьеры подразделяются на промышленные и строительные. Промышленные карьеры – постоянно действующие, капитально оборудованные предприятия. Радиус снабжения таких карьеров для дорожных организаций составляет 1000–1500 км (рис. 2.1). И АД иб Рис. 2.1. Промышленный карьер каменного материала Строительные карьеры – предприятия временного типа со сроком эксплуатации 1–3 года (рис. 2.2). 12 С И АД иб Рис. 2.2. Разработка песчаного карьера Карьеры классифицируются по следующим основным признакам [9]:  по виду разрабатываемого полезного ископаемого: - каменные; - гравийные; - песчаные; - песчано-гравийные; - валунные (т.е. ископаемое встречается в виде отдельных обломков размерами до 8–10 м); - шлаковые металлургические;  по сроку эксплуатации: - стационарные (промышленные); - временные (притрассовые);  по производительности: - малые (до 75–80 тыс. м3/год); - средние (150–170 тыс. м3/год); - крупные (330–350 тыс. м3/год); - мощные (свыше 350 тыс. м3/год); 13 С  по крепости горных пород: - месторождения, не требующие предварительного рыхления (песчаные, песчано-гравийные, гравийные); - месторождения, подвергаемые предварительному рыхлению (песчаник, известняк, гранит и пр.);  по характеру залегания полезного ископаемого: - холмистые (полезное ископаемое находится выше основных откатных путей, и разрабатываемая порода транспортируется к местам переработки вниз под уклон); - глубинные (полезное ископаемое находится ниже дневной поверхности); - обводненные (полезное ископаемое залегает под водой); - комбинированные;  по углу падения горных пород: - горизонтальные; - пологопадающие; - крутопадающие.  по мощности залегания полезных ископаемых, разрабатываемые: - одним уступом; - несколькими уступами. И АД иб 2.2. Изыскания месторождений полезных ископаемых Одним из условий, обеспечивающих выбор рациональных методов и средств для разработки карьеров, является получение в результате изысканий полной документации, освещающей характер, форму и мощность месторождения. Разработка месторождения допускается только после оформления горного отвода Госгортехнадзором. Получив разрешительное свидетельство на право эксплуатации месторождения, необходимо, кроме того, оформить отвод земель. При утверждении запасы месторождения могут быть отнесены к одной из трех категорий – А, В или С – в зависимости от степени и детальности изученности месторождения (табл. 2.1). Одним из условий, обеспечивающих выбор рациональных методов и средств для разработки карьеров, является получение в результате изысканий полной документации, освещающей характер, форму и мощность месторождения. В зависимости от целей по изысканиям месторождении работы можно разделить на три стадии. 14 1.Поиск – это сбор предварительных сведений о расположении месторождений, его мощности, горно-технических условий разработки. Он проводится по подробным геологическим картам, опросом местных жителей, рекогносцировкой на местности по старым выработкам и естественным обнажениям. В результате проведения поисковых работ определяются запасы полезных ископаемых по категории «С» [9]. Таблица 2.1 Классификация месторождений по категориям запасов Степень изученности запасов Вполне изученные, разведанные и оконтуренные подготовительными выработками Вполне изученные, детально разведанные и оконтуренные горными выработками Геологически обоснованные, разведанные и оконтуренные разведочными выработками Установленные на основании геологического изучения по естественным и редким искусственным обнажениям, редкой сетки выработок (примыкающие к запасам А1, А2 , В) Установленные на основе геологического изучения района С Категория запасов А1 А2 Назначение утвержденных запасов Для эксплуатации при добыче и переработке И АД иб Для проектирования и строительства карьеров по добыче и установок по переработке Для проектирования новых карьеров и заводов по переработке В С1 С2 Для составления схематических проектов (проектных заданий) карьеров и заводов по переработке, для основы на детальную разведку Для перспективного планирования организации карьеров 2. Предварительная разведка. Целью данных изысканий является определение запасов месторождения по категории «В». Их проведение связано с заложением шурфов и скважин по относительно редкой сетке (100х100 м и более). 3. Детальная (окончательная) разведка. В результате этой разведки обосновываются запасы месторождения полезных ископаемых по категории «А». В результате детальных исследований устанавливают: - точные контуры полезного ископаемого по площади и глубине; - контуры и мощность вскрыши; - условия залегания горных пород; - вид и качество горной породы; - гидрологические и гидрогеологические условия; - экономическое обоснование строительства добывающих и перерабатывающих предприятий; - наличие подъездных путей и энергоресурсов. 15 Одним из основных результатов разведочных работ является определение геологических и промышленных запасов месторождения. Геологические запасы – общие (полные) запасы месторождения. Промышленные – часть геологических запасов, разработка которых технически возможна и экономически целесообразна. Объем запасов полезного ископаемого по оконтуренной площади подсчитывают следующим образом. При разработке небольших карьеров объем полезного ископаемого подсчитывают по средней толщине ископаемого [8]: С V = S · hср , (2.1) где hср – средняя толщина полезного ископаемого по площади S, м2, hср  h1  h2  ...  hm . m (2.2) И АД иб Если мощность полезного ископаемого между скважинами сильно изменяется, то изложенный выше способ дает заметные ошибки. В таких случаях расчет ведут способом треугольников или многоугольников по разведочным скважинам так, чтобы между скважинами не было больших колебаний мощности полезного ископаемого. Тогда объем полезного ископаемого в каждой призме будет равен Vi = S'i · hср , (2.3) где S'i – средняя площадь сечения призмы, м2; hср– средняя высота призмы с m вершинами. Тогда объем ископаемого по всей площади будет равен in V= Vi , (2.4) i1 где n – число призм на оконтуренной площадке S. Кроме того, запасы месторождения можно подсчитать по геологическим разрезам. Объем полезного ископаемого между двумя параллельными разрезами определяется: Vp  F1  F2 l; 2 V= V p , (2.5) где F1 – площадь первого разреза; F2 – площадь второго разреза; l – длина. На основе изысканий на первой стадии разрабатывают проектное задание, на второй – технический проект и рабочие чертежи. 16 С Для каждого месторождения устанавливают технико-экономическую целесообразность организации карьера в данном месте. При этом исходят из: - возможности получения горного и земельного отвода для организации карьера; - стоимости и длительности периода подготовительных работ; - качества полезных ископаемых; - объема полезного ископаемого; - наличия подъездных путей, возможности снабжения карьера водой, воздухом, паром и пр.; - коэффициента вскрыши Кв и пустых пород Кп. Кв = Vв/V; Кп = Vn/V, (2.6) И АД иб где Vв – объем вскрыши; Vn – объем пустых пород; V – объем полезного слоя. Основным экономическим критерием всего комплекса является приведенная себестоимость продукции. Спр = С + К · Е, (2.7) где С – себестоимость продукции, руб./м3; К – удельные капиталовложения на 1 м3 продукции; Е – нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений, Е = I/Т; T – срок строительства. Иногда трудно решить, разрабатывать ли притрассовое месторождение или более целесообразно получать более качественный щебень из промышленного карьера, расположенного дальше от трассы дороги. В этом случае необходимо учесть, что качество материалов из промышленных карьеров всегда выше, чем в притрассовых, а следовательно, и эффективность применения более качественных материалов в конструктивных слоях дорожных одежд будет выше. Месторождения камня и песка должны отвечать следующим требованиям: разведанные запасы, подлежащие разработке, должны быть не ближе 400–600 м от любых жилых зданий, дорог и газопроводов; полезная толщина не должна содержать линз и прослоек некачественного материала; предельное отношение толщи вскрыши к мощности полезного ископаемого не должно превышать 1:1 при разработке песчано-гравийных смесей и 1:1,5 камня. 2.3. Разработка горных пород До разработки карьера в соответствии с земельным законодательством Российской Федерации должна быть подготовлена соответствующая документация: горноотводные документы, разрешение на право производ- 17 С ства горных и буровзрывных работ, на хранение взрывчатых веществ, план горных работ и др. Технологический процесс разработки месторождения состоит из следующих работ: подготовительных, вскрышных, добычных, транспортных и погрузоразгрузочных. Подготовительные работы. Для ввода карьера в эксплуатацию необходимо выполнить комплекс подготовительных работ. В их состав входят: - расчистка территории будущего карьера от деревьев, пней, кустарника; - организация отвода поверхностных и грунтовых вод; - устройство траншеи для вывозки вскрыши и добытого материала из карьера; - работы по вскрытию и обнажению слоев полезного ископаемого для создания фронта работ по добыче; - создание опережения вскрышного уступа. Основными процессами при разработке месторождений являются добыча породы и транспортирование её на перерабатывающие предприятия (камнедробильные и щебеночные заводы). Правильная организация добычи, переработки и транспортирования материалов оказывает существенное влияние на темпы, себестоимость и качество дорожного строительства. Извлечение полезного ископаемого производится слоями. В результате разрабатываемый массив горных пород приобретает форму уступов, и в земной коре образуется выработанное пространство. Размеры пространства при разработке горизонтальных залежей увеличиваются в плане. Элементами уступа (рис. 2.3) являются верхняя и нижняя площадки, откос уступа, бровка вскрыши, вскрыша, развал взорванной породы, высота уступа, угол откоса уступа и угол откоса вскрыши. И АД иб 3 4 1 β h 1 2 + + α + + + + + + + + + + + + + + Ну + + + Рис. 2.3. Элементы уступа: 1 – верхняя и нижняя площадки; 2 – откос уступа; 3 – бровка вскрыши; 4 – вскрыша; α – угол откоса уступа; β – угол откоса вскрыши; Ну – высота уступа 18 С Каждый уступ характеризуют высотной отметкой горизонта расположения на нем транспортных путей. Различают рабочие и нерабочие уступы и борта карьера. На рабочих уступах производят выемку горных пород, поэтому нижнюю площадку этого уступа называют рабочей. Подготовленную для разработки часть уступа по длине называют фронтом работ уступа, поверхность горных пород в пределах уступа или развала, являющуюся объектом выемки, – забоем. В большинстве случаев месторождения горных пород разрабатывают горизонтальными слоями. Толщина и возможное число слоев зависят от мощности залежи и пустой породы, от параметров используемого оборудования. Разработку слоев всегда ведут последовательно сверху вниз, независимо от напластования горных пород. Залежи толщиной менее 2–3 м обрабатывают одним уступом, залежи до 20–40 м – в несколько уступов, при этом нарезку нового уступа не начинают до разработки предыдущего уступа. В технологию разработки горных пород входят процессы: вскрышные, буровзрывные, механическое рыхление горных пород, выемка и погрузка горной породы [10]. Вскрышные работы. Вскрышные работы, т.е. разработку слоя, непригодного для промышленного использования, ведут открытым способом, применяя одноковшовые экскаваторы и одноковшовые погрузчики. Пустую породу вывозят автосамосвалами. Вскрышу разрабатывают горизонтальными слоями. При более прочной породе вскрышу осуществляют с применением буровзрывных работ. При вскрыше, состоящей из обычных грунтов, их удаляют с использованием бульдозеров и скреперов. Это в основном делается при разработке притрассовых карьеров. При наличии поблизости от карьера водоемов или рек при разработке вскрыши можно использовать гидромеханизированную разработку карьера. Важным показателем эффективности открытых горных разработок является средний коэффициент вскрыши: И АД иб Кср = Vобщ.в /Vобщ.и, (2.8) где Vобщ.в – объем вскрышных пород; Vобщ.и – объем полезного ископаемого. Буровзрывные работы. Эти работы являются наиболее трудоемкими, дорогостоящими и опасными, но это в конечном счете повышает производительность труда, обеспечивает необходимую степень дробления и рыхления горной породы. 19 С Буровзрывные работы при разработке скальных пород в общем объеме трудовых затрат составляют 25–30%. Буровзрывные работы должны обеспечивать:  - получение максимального количества взорванной горной породы в кусках требуемого размера;  - безопасность работ;  - экономичность работ. Буровзрывные работы на карьерах разрешается выполнять при наличии проекта и паспорта взрывных работ, как правило, специалистамвзрывникам специализированных организаций «Росвзрывпрома». Взрывные работы должны выполняться в соответствии с «Едиными правилами безопасности при взрывных работах». Руководство этими работами разрешается только лицам, имеющим на то специальное право. При этом должны соблюдаться мероприятия, обеспечивающие безопасность взрывных работ [9]: - организация безопасного хранения и доставки взрывчатых веществ; - обеспечение сохранности зданий, сооружений и оборудования хранения взрывчатых веществ; - организация охраны взрывной зоны с установкой предупредительных знаков и сигналов, а также наблюдательных пунктов в соответствии с границами зоны; - оповещение местных организаций и населения о предстоящих взрывах; - удаление людей за пределы взрывоопасной зоны. Для буровзрывных работ применяют различные взрывчатые вещества – алюмотол, гранулотол, грамоналы А-45; А-50; грамониты 50/50-В, 30/70-В; кумулятивные наружные заряды 3КП и 3КН. Порошкообразные водоустойчивые взрывчатые вещества:  - аммонал для повышенной мощности в патронах для крепких и сухих пород;  - аммонит № 6 для обводненных пород средней крепости. Расчетный расход взрывчатого вещества (аммонит № 6 ЖВ) приведен в прил. 1 [4]. Приведенные коэффициенты с Квв для расчета эквивалентных зарядов ВВ по идеальной работе взрыва (эталон – аммонит 6 ЖВ) приведены в прил. 2 [4]. Диаметр скважин назначают по прил. 3 [4]. По степени опасности при хранении и перевозке все взрывчатые вещества делятся на пять групп: 1 – взрывчатые вещества с содержанием жидких нитроэфиров более 15%, гексоген, тетрил; И АД иб 20 С 2 – аммиачно-селитровые взрывчатые вещества: тротил и его сплавы, флегмотизированный гексоген, детонирующий шнур; 3 – порох дымный и бездымный; 4 – детонаторы; 5 – первороторные заряды и снаряды с установленными в них взрывателями. Кроме этого, взрывчатые вещества подразделяют по составу на аммиачно-селитровые, нитроглицериновые, нитропроизводные – ароматического ряда; азизы, соли гремучей кислоты. По структурному состоянию порошкообразные, крупнозернистые, прессованные, литые, пластические, водонаполненные. По свойствам – водоустойчивые, неводоустойчивые. Все взрывчатые вещества хранятся в специальных складах в соответствии с требованиями техники безопасности. Склады взрывчатых веществ делятся на постоянные (срок до двух лет), временные (до одного года), кратковременные (до шести месяцев). Расстояние между рядами скважин в (м) определяется выражением И АД иб в = P·(Hy + Hпер – l3)·a·q·Hy, (2.9) где P – вместимость скважины, кг/м; Hy – высота уступа забоя, м; Hпер – глубина перебура скважины, м; l3 – мощность (толщина) слоя заряда, м; а – расстояние между скважинами в ряду, м; q – удельный расход взрывчатого вещества на 1 м3 породы, кг/м3. Расстояние между скважинами в рядах (м) а = (0,75–1,0)W, (2.10) где W – линия наименьшего сопротивления взрыва, т.е. кратчайшее расстояние от центра взрывчатого вещества до ближайшей открытой поверхности, м. Величина заряда Q (кг) рассчитывается по формуле Q = q·V, (2.11) где q – удельный расход взрывчатого вещества, кг/м3; V – объем породы, м 3. Удельный расход взрывчатого вещества принимают в зависимости от прочности породы, её крепости, средней плотности и т.д. Расход аммонита № 6 для нормального выброса составляет от 0,9 кг/м3 для известняка, и до 1,95 кг/м3 для крепких пород (гранит, диорит). Применяют два метода взрывания зарядов по времени: мгновенное и короткозамедленное. При мгновенном взрывании все заряды взрываются одновременно – получается большой выход негабарита, большой разброс породы. 21 С При короткозамедленном взрывании отдельные заряды или ряды зарядов взрываются с некоторым замедлением в пределах 15–50 с. При этом уменьшается выход негабарита, уменьшается разброс породы, сокращается расход взрывчатого вещества. Для взрывания зарядов ВВ на карьерах применяют огневой способ при помощи огнепроводного шнура (ОШ). Скорость горения равна 1,0 см/с. Электрическое взрывание производится при помощи передачи напряжения на электродетонатор по электропроводам. Электрический способ взрывания зарядов более надежный, но более трудоемкий и дорогостоящий. Паспорт буровзрывных работ должен служить проектным документом и содержать основные данные для проведения взрыва, т.е. устанавливать величину заряда, их размещение, метод взрыва и т.д. После готовности шпуров или скважин производят их заряжение взрывчатым веществом (ВВ) и последующее взрывание. Заряжение – процесс размещения заряда ВВ в зарядной камере. И АД иб Рис. 2.4. Взрывные выработки: 1 – шпур; 2 – скважины; 3 – котловая скважина; 4 – шурф; 5 – рукав; 6 – штольня; 7 – рассечка; 8 – зарядные камеры Выбор метода взрыва зависит от местных условий (рис. 2.4): - при высоте уступа до 3 м необходимо принимать мелкошпуровой метод; - при высоте уступа до 5 м – шпуровой метод; - при невозможности размещения заряда в шпуре следует применять котловой заряд, размещаемый в котле на дне шпура; - при разработке разнопрочных пород при Ну >12–15 м целесообразно применять метод камерных зарядов, угол откоса составляет не менее 50о; 22 С - при разработке уступов следует применять метод скважинных зарядов для более мелкого рыхления породы. Зарядная камера может быть выполнена в виде шпура, скважины, котлового шпура, рукава и шурфа. Технология буровзрывных работ должна обеспечивать выполнение трех условий: 1) удельный расход взрывчатых веществ должен быть минимальным; 2) протяженность скважин на единицу объема взорванной породы должна быть минимальной; 3) выход негабаритов должен быть минимальным. Максимальный размер кусков горной породы: 3 Ln  0,7  0,8 3 E ' ; L n  0,5  0,63 V ; L n  0,75  0,85 А ; Ln  0,55B  200 мм, (2.12) И АД иб где Ln – габарит куска; E ' – емкость ковша экскаватора, м3; V – емкость кузова автосамосвала, м3; А – отверстие приемного бункера дробилки, м; В – ширина транспортера, мм. Куски больших размеров называют негабаритом. Степень дробления горной породы зависит: - от прочности пород; - трещиностойкости; - их мощности; - качества и вида взрывчатых веществ; - частоты сетки скважин; - величины перебура и т.д. Буровзрывные работы в карьере проводят в два этапа: 1. Отделение породы от массива. 2. Дополнительное рыхление негабаритных кусков. Буровзрывные работы ведут звеном бурильщиков 5-го и 6-го разрядов. Бурение скважин осуществляют станками шарошечного бурения БТС-2; БТС-150; 1СБЩ-200; 2 СБЩ-200, а также станками вращательного бурения БТС-60; СБУД-150-3ИВ; СВБ-2 и др. (прил. 4 [11]). Бурение шпуров осуществляют пневматическими бурильными молотками. 2.4. Выемка и погрузка горной породы Выбор рациональной выемочно-погрузочной машины производят с учетом физико-механических свойств горных пород, линейных параметров забоя, целесообразных для конкретных условий транспортных средств. На 23 эффективность выемочно-погрузочных работ влияют кусковатость взорванной породы (негабарит) и развал горной массы [4]. Размеры развала (рис. 2.5) – поперечная форма, ширина В и высота hр– зависят от свойств породы в массиве, массы зарядов ВВ, расположения их относительно откоса уступа и в значительной степени от схемы коммуникации скважинных зарядов. С Ну hp α A И АД иб α В Рис. 2.5. Схема и параметры развала породы, разрыхленной взрывом: Hу – высота уступа; hp – высота развала; α – угол уступа; А – глубина буровой заходки; В – ширина развала взорванной породы Ожидаемая ширина развала при однорядном взрывании (м) В  К в  К   qn H y , (2.13) где Кв – коэффициент, характеризующий взрываемость породы, Кв = 2,5–3,3; Кв = 5–4; Кв = 4,5–5,5 – соответственно для легко-, средне- и трудновзрываемых пород; Кβ – коэффициент, учитывающий угол наклона скважин к горизонту, Кβ = 0,2; Ну – высота уступа, м. При выборе экскаватора с прямой лопатой (рис. 2.6) максимальную ширину заходки принимают равной: для рыхления и мягких пород – 1,5 радиуса черпания экскаватора на уровне стояния; для скальных, разрыхленных взрывом, при железнодорожном транспорте – 1,7 радиуса черпания, при автомобильном – 1,5–1,7. Запас разрыхленной породы на один работающий экскаватор должен быть не менее чем на 10 сут. 24 2 Рис. 2.6. Разработка карьера экскаватором с прямой лопатой: 1 – развал взрывной породы; 2 – экскаватор; α – угол откоса уступа; H – высота полезной толщи породы; h – высота уступа 1 С В карьерах при разработке горных пород применяют скреперы для выполнения основных и вспомогательных технологических процессов. Преимущественное распространение они получают на вскрышных и рекультивационных работах, на снятии, транспортировании и складировании почвенного слоя. На открытых горных работах используют бульдозеры на гусеничном ходу мощностью 730 кВт и более для выемки россыпей, горных пород и залежей сложного строения. Бульдозеры могут разрабатывать разрыхленные горные породы с перемещением их на расстояние до 100 м. Кроме того, к подготовительным работам относят устройство путей для вывозки материалов, установку оборудования по переработке камня, обеспечение карьера электроэнергией, постройку складов, мастерских и пр. Все перечисленные работы относятся к капитальным и производятся в период организации карьера. Кроме вышеперечисленных работ в процессе работы карьера необходимо систематически проводить эксплуатационные подготовительные работы. Работы по очистке территории карьера от леса, пней и пр. производят так же, как и при подготовке к строительству дороги. От притока поверхности вод карьеры ограждаются нагорными канавами, воду из канав отводят в пониженные места. Разработка месторождений гравия и песка чаще всего выполняется с помощью экскаваторов, могут применяться также и бульдозеры, скреперы. Высота забоя при расположении транспортных средств в одном уровне с экскаватором не должна превышать высоту черпания экскаватора. Наибольшую высоту забоя (Нз = 1,5Нч) можно допускать только в случае разработки хорошо разрыхленных скальных пород, исключающих образование козырька. Иногда песчано-гравийные месторождения разрабатывают с помощью средств гидромеханизации. При гидромеханизированной разработке рыхлых материалов сильная струя воды увлекается в специальный лоток или по специально вырытому руслу. Если нельзя обеспечить транспортирование материалов самотеком, И АД иб 25 С но перемещение в виде пульпы наиболее целесообразно, применяют землесосные снаряды в сочетании с гидромониторами. Для гидравлического способа разработки обводненных и подводных песчано-гравийных месторождений используют землесосные снаряды и гидромониторы. В дорожном строительстве чаще используют гидромониторы. Гидромониторный способ разработки горных пород (нескальных) не имеет существенных ограничений для применения, за исключением наличия гарантированного источника водоснабжения. Высота уступа при гидромониторном размыве принимается в зависимости от физико-механических свойств породы, типа и конструкции гидромониторов, условий организации разработки карьера и не должна превышать 30 м. Подводные залежи песка и гравия разрабатываются плавучими землесосами, реже землечерпалками. Производительность землечерпалок колеблется от 50 до 100 м3/ч при максимальной глубине черпания 3,5–4,5 м. Землесосы значительно чаще применяются для разработки подводных залежей, их производительность составляет 100–1200 м3/ч. Материал от землечерпалок доставляется на берег специальными баржами, а при использовании земснарядов транспортировка производится по трубам. Скреперы и особенно бульдозеры применяются при разработке небольших месторождений, при этом материал может подаваться в транспортное средство или к бункерам перерабатывающих установок. Погрузка материала в транспортные средства в данном случае чаще всего осуществляется с помощью эстакады, на которой ставится бункер. Оптимальная дальность транспортирования горной породы скреперами приведена в прил. 5 [4]. Транспортные работы. В подавляющем большинстве случаев все материалы из карьеров, которые разрабатывают дорожные организации, транспортируются автомобильным транспортом. Во временных карьерах применяется только автомобильный транспорт. Основные преимущества этого вида транспорта – его высокая маневренность и способность преодолевать значительные уклоны. Ширина проезжей части дорог в карьерах принимается не менее 3,5 м для однополосного движения и 7,5 м для двухполосного. Крутизна подъемов, которые могут преодолевать автосамосвалы, достигает 70‰. Тип покрытия карьерных дорог выбирают в зависимости от грузонапряженности движения. Обычно на промышленных карьерах дороги строят с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием, в притрассовых – со щебеночными или гравийными покрытиями. Кроме автомобильного транспорта в карьерах используют и ленточные транспортеры, а иногда и железнодорожный транспорт. Особенно эффективна комбинированная работа автомобильного транспорта и ленточ- И АД иб 26 С ных транспортеров. Автомобили как более мобильный транспорт доставляют материалы к пунктам перегрузки, разгружаются в приемные бункеры, а далее материал поступает на переработку по транспортерам. Погрузка в отвал обеспечивает наибольшую производительность экскаватора, но применяется сравнительно редко. Боковая погрузка расположением транспортных средств на одном уровне с экскаватором наиболее распространена. Расположение транспортных средств выше уровня стоянки экскаватора возможно при наличии экскаватора с удлиненной стрелой; условия работы экскаватора ухудшаются, но облегчается работа автотранспорта. 2.5. Особенности разработки обломочных пород И АД иб Залежи обломочных горных пород, состоящие из смеси песка более 50%, гравия и валунов, называются песчано-гавийными месторождениями. При содержании песка в смеси менее 50% месторождения называют гравийно-песчаными. Гравийный материал получают сортировкой природных гравийнопесчаных смесей. Для дорожного строительства используют гравий размерами 5–10, 10–20, 20–40, 40–70 мм [12]. Гравий и песок для дорожного строительства должны соответствовать требованиям, устанавливаемым государственными стандартами, регламентирующими размеры фракций готовой продукции, содержание слабых включений, глинистых и пылевидных частиц, морозостойкость и форму зерен. Содержание слабых разновидностей пород не должно превышать 10% по массе. Количество глинистых, илистых и пылевидных частиц не должно превышать 1% по массе. Гравий не должен содержать более 15% зерен пластинчатой или игольчатой формы. Технология разработки песчано-гравийных месторождений зависит от наличия в них крупнообломочного материала и прослоек различных пород. На песчано-гравийных карьерах чаще всего применяют продольные, поперечные и реже кольцевые системы разработки. Наиболее широко применяют для разработки песчано-гравийных месторождений экскаваторы с грейферным ковшом, погрузчики, бульдозеры и скреперы. На добычных работах в качестве основного выемочно-погрузочного оборудования применяют одноковшовые экскаваторы с прямой лопатой и драглайны, одноковшовые погрузчики. На больших карьерах эффективно используют гидромеханизацию разработки. 27 С Транспортирование гравийно-песчаного материала на перерабатывающие предприятия осуществляют в основном автомобильным или конвейерным транспортом. Вскрышные работы, как правило, незначительной мощности покрывающих пород выполняют скреперами или бульдозерами. На части карьеров для вскрышных работ используют экскаваторы и одноковшовые погрузчики. Добыча песка с использованием гидромониторов возможна при наличии источников воды (водоемов) и электроэнергии. Максимальное допустимое расстояние от гидромонитора до забоя зависит от насадки монитора. При увеличении расстояния гидромонитора от забоя с 5 до 30 м сила удара струи снижается в 1,5–2 раза. Транспортирование разработанного материала осуществляется по лоткам, земляным канавам, реже по трубам. При разработке обводненных песчано-гравийных месторождений производят осушение и складирование добытого материала в штабель. И АД иб 2.6. Рекультивация карьеров Рекультивация для каждого карьера решается с учетом геологических, гидрогеологических и экономических факторов разрабатываемых месторождений, почвенно-климатических зон и ландшафта местности. Рекультивация земель производится в соответствии с основными положениями по восстановлению земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых. Целью рекультивации является приведение земель в состояние, пригодное для использования в народном хозяйстве. Рекультивация предусматривает сдачу земель пользователям для последующей биологической рекультивации и должна предусматриваться при проектировании и в процессе эксплуатации не позднее чем в течение года после окончания разработки месторождения. Рекультивацию нарушенных земель в зависимости от дальнейшего применения необходимо осуществлять по следующим правилам: - сельскохозяйственное – отвод земель под пашню, луга, пастбища, многолетние насаждения; - водохозяйственное – устройство водоемов различного назначения; - лесохозяйственное – лесонасаждения; - рекреационное – устройство парков, бассейнов, пляжей; - архитектурно-планировочное – посадки, посев луговых трав. Рекультивацию следует проводить в два этапа: I этап – горнотехнический; II этап – биологический. 28 С Состав горнотехнической рекультивации земель включает: снятие плодородного слоя почвы; хранение во временных отвалах площадей, отведенных под горные работы и отвалы вскрышных пород; планировку отвалов с целью образования удобных для реконструкции местности и строительства подъездных дорог; дренирование и другие мелиоративные мероприятия; отсыпку на рекультивированную поверхность плодородного слоя почвы и его планировку; другие инженерно-технические решения. Дальнейшая биологическая рекультивация включает выполнение следующих работ улучшения плодородия нарушенных земель: полное восстановление первоначального биологического потенциала земель; подготовка земель для возделывания сельскохозяйственных культур, пастбищных угодий и лесонасаждений. Контрольные вопросы И АД иб 1. Что называется карьером? 2. Какова классификация карьеров? 3. Какова классификация месторождений по категориям запасов? 4. Что входит в понятие «поиск месторождений»? 5. Что входит в понятие «предварительная разведка месторождения»? 6. Что входит в понятие «детальная разведка месторождения»? 7. Как определяется объем запасов каменного материала? 8. Из каких работ состоит технологический процесс разработки месторождения? 9. Как выполняются вскрышные работы? 10. Как выполняются буровзрывные работы? 11. Какие взрывчатые вещества применяются при разработке горных пород? 12. Какова классификация взрывчатых веществ по степени опасности? 13. Какая техника безопасности при проведении буровзрывных работ? 14. Как определяется расстояние между рядами скважин? 15. Как определяется расстояние между скважинами? 16. Как определить величину заряда ВВ? 17. Какими способами разрабатываются месторождения песка и гравийнопесчаных смесей? 3. АСФАЛЬТОБЕТОННЫЕ ЗАВОДЫ 3.1. Классификация асфальтобетонных заводов Асфальтобетонный завод (АБЗ) – смонтированный комплекс технологического, энергетического и вспомогательного оборудования, предназначенного для выполнения операций по приготовлению асфальтобетонных смесей [14]. Асфальтобетонные заводы являются основными производственными предприятиями дорожного хозяйства и предназначены не только для приготовления различных асфальтобетонных смесей для строительства, ре- 29 С конструкции и ремонта асфальтобетонных покрытий, но и для приготовления других минеральных смесей, обработанных битумом (черного щебня и т.д.). Перечень выполняемых на АБЗ технологических операций, а следовательно, и номенклатура технологического оборудования АБЗ, значительно шире просто комплекса операций по приготовлению смесей и перечня необходимого для приготовления их оборудования. Перечень технологических и обеспечивающих операций включает: - технологические операции (комплекс операций) по приготовлению смесей, включая предварительное дозирование минеральных материалов, нагрев и сушку минеральных материалов, сортировку (грохочение) и кратковременное хранение нагретых каменных материалов, точное дозирование минеральных материалов, битума или другого специального вяжущего, минерального порошка и добавок, смешение составляющих в мешалке и выгрузку из мешалки готовой (товарной) асфальтобетонной смеси; - технологические операции по приему, хранению и подаче в бункеры по фракциям каменных материалов, а при необходимости получение на АБЗ необходимых по крупности фракций щебня и песка путем дробления и сортировки более крупных фракций щебня; - технологические операции по приему, хранению, нагреву и подаче в дозаторы битума; - технологические операции по приему, хранению и подаче в дозатор минерального порошка (заполнителя); - технологические операции по приему, хранению, нагреву и подаче в дозатор поверхностно-активных веществ (ПАВ); - технологические операции по складированию, кратковременному хранению и отгрузке готовой асфальтобетонной смеси. Для выполнения всего комплекса технологических операций в состав АБЗ входит следующее технологическое оборудование: • асфальтосмесительные установки; • приемные устройства для каменных материалов, площадки для их хранения и машины для их подачи в бункеры асфальтосмесительных установок; • приемные устройства для битума, хранилища (емкости) для битума, битумонагревательное оборудование, битумные насосы; • приемные устройства и площадки для бочек с ПАВ или емкости для ПАВ, нагреватели для ПАВ и насосы для их подачи к смесителю; • приемные устройства и емкости для хранения минерального порошка и насосы (пневмосистемы) для подачи его к смесителю; • загрузочное устройство (скип или элеватор) готовой смеси, бункерынакопители готовой смеси; И АД иб 30 С • дробильно-сортировочное оборудование для получения требуемых фракций щебня и песка. Помимо основного технологического оборудования в состав АБЗ могут входить [2]: - оборудование для приготовления и хранения битумных эмульсий; - хранилища топлива (газа, дизтоплива или мазута); - постройки административно-бытового назначения; - объекты электроэнергетического обеспечения; - котельные; - компрессорные станции; - водопроводное хозяйство; - сети электро-, тепло- и водоснабжения; - лаборатория; - ремонтная мастерская; - материально-технический склад. Асфальтобетонные заводы различают по [2]: • типу размещения: прирельсовые и притрассовые (приобъектные); • длительности работы на одном месте: стационарные, инвентарные (перебазируемые) и передвижные (часто перебазируемые); • мощности асфальтосмесительных установок; • количеству и суммарной производительности асфальтосмесительных установок. Прирельсовые АБЗ сооружают непосредственно у железнодорожной ветки, по которой поступают все или большинство исходных материалов: щебень, песок, битум, минеральный порошок, ПАВ и топливо. Притрассовые АБЗ сооружают непосредственно вблизи от строящейся автомобильной дороги с целью сокращения дальности и времени транспортирования готовой асфальтобетонной смеси. Все исходные материалы и топливо доставляют автомобильным транспортом с прирельсовых базисных складов или непосредственно с предприятий, их производящих: с карьеров каменных материалов и песка, заводов по производству битума и минерального порошка. Стационарные АБЗ сооружают, как правило, неразборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте до 10 лет и более. Инвентарные АБЗ сооружают разборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте в течение 2–4 лет. Передвижные АБЗ сооружают разборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте до одного года. По мощности асфальтосмесительных установок АБЗ подразделяются на следующие типы: - малой производительности – до 25 т/ч; - средней производительности 25–50 т/ч; И АД иб 31 С - большой производительности 50–100 т/ч; - сверхмощные 200–700 т/ч. По количеству смесительных установок на АБЗ – от 1 до 6. На стационарных АБЗ, как правило, от 2 до 6, а на инвентарных и передвижных– от 1 до 2. Асфальтобетонные смесители подразделяются по производительности, компоновке, конструкции, способу перемешивания и подвижности. Производительность смесителей установлена в соответствии с утвержденным типажом: 3, 6, 12, 25, 50, 100 и 200 т/ч. Имеется два типа компоновки смесителей. Первый, когда конструкция установки развивается в вертикальном направлении (смесители башенного типа); в нем однажды поднятые материалы проходят за счет собственной массы последовательно через сортировку, бункеры, дозаторы, мешалку и накопительный бункер. Второй, когда конструкция агрегатов смесителя развивается в горизонтальном направлении (смесители партерного типа); в нем материал проходит те же стадии обработки, поднимаясь несколько раз; в сумме горизонтальные перемещения превышают общую высоту подъема. При партерном расположении механизмов проще монтаж и демонтаж установки, перебазирование АБЗ, проще эксплуатация и доступнее ремонт, меньше влияние вибрации на приборы и узлы конструкции, однако площадь, необходимая для установки АБЗ, значительно больше. Смесители бывают с мешалками периодического (циклического) и непрерывного действия. На АБЗ городских дорожно-строительных организаций большее распространение получили смесители с мешалками периодического действия. Причина этого состоит в том, что, несмотря на ряд преимуществ мешалок непрерывного действия (меньший расход мощности, меньшие масса и габариты, большая стабильность состава смеси и пр.), они имеют один существенный недостаток. В этих мешалках время перемешивания материалов находится в узких пределах, оно равно времени продвижения материалов вдоль корпуса мешалки. Изменять время перемешивания очень трудно, а поэтому трудно менять и рецептуру смеси, выпускаемой данной мешалкой. Мешалки непрерывного действия наиболее выгодно использовать при выпуске больших партий асфальтобетона стабильного состава. На АБЗ лучше иметь несколько мешалок как периодического, так и непрерывного действия [15]. Смесители могут быть оборудованы мешалками со свободным или принудительным перемешиванием. Большее распространение в настоящее время получили последние ввиду того, что качество смеси, получаемой в мешалках с принудительным перемешиванием, обычно бывает лучше. И АД иб 32 Технология циклического приготовления асфальтобетонных смесей представлена на рис. 3.1, непрерывного действия – на рис. 3.2. а 10 С Рис. 3.1. Технологические схемы циклического приготовления асфальтобетонных смесей (классическая технология): а – с бункером-накопителем под смесителем; б – с загрузкой автомобилей-самосвалов из отдельного бункера-накопителя; в – с загрузкой автомобилей из смесителя и отдельного бункеранакопителя; 1 – бункеры-преддозаторы; 2 – сборный конвейер; 3 – конвейер сушильного барабана; 4 – сушильный барабан; 5 – горячий» элеватор; 6 – смесительная башня; 7 – накопительный бункер; 8 – элеватор минпорошка; 9 – силос минпорошка; 10 – труба; 11 – пылеуловитель и силос пыли; 12 – пылесос-вентилятор; 13 – битумный бак-цистерна; 14 – нагреватель масла; 15 – кабина управления б10 И АД иб в 10 По компоновке технологического оборудования в вертикальной плоскости асфальтобетонные установки делятся на башенные и партерные. Наибольшее распространение получили установки с башенным расположением агрегатов. Схема асфальтобетонной установки партерного типа (непрерывного действия) представлена на рис. 3.2. 33 С И АД иб Рис. 3.2. Схема асфальтосмесительной установки непрерывного действия партерного типа: 1 – бункер-дозатор; 2 – сборный конвейер; 3 – конвейер с контролем влажности; 4 – сушильно-смесительный барабан; 5 – дозатор и подача старого асфальтобетона; 6 – смесительная зона; 7 – бункер ожидания скипа; 8 – пылесос-вентилятор; 9 – накопительный бункер; 10 – кабина управления; 11 – силос минерального порошка; 12 – бункер старого асфальтобетона; 13 – конвейер с контролем влажности; 14 – пылеуловитель и силос пыли; 15 – битумный бак-цистерна; 16 – нагреватель масла; 17 – конвейер сушильного барабана Для приготовления асфальтобетонных смесей в смесителях башенного типа необходимо выполнить следующие технологические операции: - хранение небольшого запаса минеральных материалов (песка и щебня) в бункерах-преддозаторах и предварительное дозирование влажных щебня и песка; - нагрев и сушку минеральных материалов в сушильном барабане; - сортировку (рассев) нагретых минеральных материалов по фракциям и складирование в «горячих» бункерах; - дозирование нагретых минеральных материалов по фракциям на весовой площадке и подачу в смеситель; - нагрев минерального порошка в теплообменнике; - дозирование минерального порошка на весовой площадке (или в отдельном дозаторе) и подачу в смеситель; - «сухое» (без вяжущего) перемешивание минеральных материалов в смесителе; - нагрев вяжущего (битума или ПБВ) в рабочей емкости; - дозирование вяжущего и подачу в смеситель; 34 С - «мокрое» (с вяжущим) перемешивание компонентов в смесителе; - выгрузку готовой смеси в кузов транспортного средства или через подъемное устройство («горячий» элеватор или скиповый подъемник) в бункер-накопитель готовой смеси; - выгрузку готовой смеси из бункера-накопителя в транспортное средство. С учетом того, что асфальтобетонная смесь является комплексным многокомпонентным материалом, меняющим свойства при изменении состава, все технологические операции (переделы) оказывают значительное влияние на конечные свойства асфальтобетона в покрытии. Особо важными параметрами технологических операций, оказывающих влияние на свойства конечного продукта – асфальтобетонной смеси, являются: • точность предварительного дозирования минеральных материалов, т.к. уменьшение и увеличение дозировки даже одного компонента приводит в итоге к недостатку и переизбытку этого компонента в «горячих» бункерах; обеспечение этого параметра решается путём повышения точности дозирования, а также введением в систему автоматического управления (АСУ) блока контроля уровня минеральных материалов в «горячих» бункерах; • температура минеральных материалов на выходе из сушильного барабана, т.к. низкая и высокая температуры минеральных материалов приводят к снижению качества смеси: при низкой температуре часть влаги остается на зёрнах минерального материала и ухудшает сцепление битума с поверхностью зёрен, а при высокой температуре зёрен минерального материала происходит окисление битума на поверхности этих зёрен, что меняет его свойства; обеспечение этого параметра решается введением в систему автоматического управления (АСУ) блока контроля температуры минеральных материалов и блоков регулирования мощности горелки сушильного барабана и суммарной производительности преддозаторов; • температура и режим нагрева органического вяжущего – битума, т.к. высокая температура битума может привести к изменению его свойств, низкая температура битума ухудшает процесс обволакивания зёрен минерального материала, а резкий режим нагрева битума (высокая температура теплоносителя) также приводит к изменению его свойств; обеспечение этих параметров решается введением в АСУ блоков контроля температуры битума и температуры теплоносителя, а также блока регулирования мощности горелки нагревателя теплоносителя (электронагревателя) битума; • точность дозирования минеральных материалов, минерального порошка и битума, т.к. отклонение от заданного состава смеси является главной причиной получения некачественной смеси; обеспечение этих пара- И АД иб 35 С метров решается путём использования весовых дозаторов минеральных материалов, минерального порошка и битума на тензодатчиках; • точность соблюдения времени «сухого» и «мокрого» перемешивания компонентов асфальтобетонной смеси в смесителе; обеспечение этого параметра решается введением в АСУ блока датчика времени перемешивания; • размеры сечения накопительных бункеров в плане, увеличение которых вызывает сегрегацию смеси по крупности зёрен щебня, резко снижающую однородность и качество смеси; обеспечение этого параметра обеспечивается применением узких накопительных бункеров или применением выгрузки смеси по площади широких бункеров без образования в бункере широких конусов смеси, являющихся главной причиной сегрегации; • максимальное время хранения асфальтобетонной смеси в накопительных бункерах, т.к. длительное хранение смеси в бункерах приводит к изменению свойств битума, а при снижении температуры смеси препятствует её выгрузке; обеспечение этого параметра обеспечивается загрузкой в накопительные бункеры только требуемого на данную смену работы количества асфальтобетонной смеси; • температура нагрева минерального порошка, т.к. введение в смеситель минерального порошка без нагрева снижает температуру смеси или требует нагрева минеральных материалов до более высокой температуры; применение нагрева минерального порошка особо важно для щебеночномастичных асфальтобетонных смесей (ЩМАС), в которых содержание минерального порошка достигает 13–15%, и обеспечивается применением специальных агрегатов нагрева (теплообменников), в которых отсутствует контакт минерального порошка с горячими газами, т.е. нагрев производится через металлический экран (стенку). Технология непрерывного приготовления асфальтобетонной смеси включает [14]: - хранение небольшого запаса минеральных материалов в бункерахдозаторах и дозирование щебня и песка с учетом их влажности; - дозирование минерального порошка; - подачу минеральных материалов и минерального порошка в сушильный барабан, их перемешивание, нагрев и сушку; - нагрев вяжущего в рабочей емкости; - дозирование и подачу вяжущего в зону «мокрого» перемешивания; - «мокрое» перемешивание компонентов в сушильном барабанесмесителе; - выгрузку готовой смеси через подъемное устройство в бункернакопитель готовой смеси; И АД иб 36 С - выгрузку готовой смеси из бункера-накопителя в транспортное средство. В технологии непрерывного действия, где отсутствуют сортировка горячих минеральных материалов, дозирование горячих минеральных материалов и нагрев минерального порошка, особо важными параметрами технологических операций являются: • точность дозирования холодных минеральных материалов, определяющая состав асфальтобетонной смеси; обеспечение этого параметра решается путём повышения точности работы дозаторов непрерывного действия за счёт использования тензометрических систем и введения в АСУ блока контроля влажности минеральных материалов (особенно песка) и блоков регулирования работы дозаторов с учётом влажности материалов; • точность дозирования битума и минерального порошка, также определяющих состав асфальтобетонной смеси; обеспечение этих параметров решается путём использования высокоточных дозаторов и введением в АСУ регулируемой постоянной связи работы этих дозаторов с дозаторами минеральных материалов; • точность соблюдения времени «сухого» и «мокрого» перемешивания компонентов асфальтобетонной смеси; обеспечивается путём регулировки места введения в смеситель минерального порошка и битума. Влияние и способы обеспечения параметров бункеров-накопителей смеси те же, что и при циклической технологии приготовления смеси. Очень важным параметром обеих технологий является обеспечение постоянства фракционного состава и чистоты минеральных материалов в штабелях АБЗ. Это обеспечивается размещением штабелей минеральных материалов на площадках с асфальтобетонным и бетонным покрытиями, а также устройством между штабелями сплошных барьеров, препятствующих смешиванию фракций. Особо важными технологическими параметрами приготовления асфальтобетонной смеси являются: - точность дозирования всех составляющих – отклонение по весу не более 0,5%; - режим сушки и температура нагрева щебня и песка – отклонение по температуре не более 5°С; - режим и температура нагрева вяжущего – отклонение по температуре не более 5 °С; - время «сухого» и «мокрого» перемешивания – отклонение по времени не более 5 с; - характер подачи готовой смеси в накопительный бункер и выгрузки (истечения) из бункера с недопущением сегрегации минеральных материалов по крупности; И АД иб 37 С - время хранения готовой смеси в накопительном бункере и равномерность теплоизоляции с недопущением температурной сегрегации смеси. Основными причинами и мотивами, определяющими тенденции развития асфальтосмесительных установок, являются: ▪ желание снизить затраты на производство смесей; ▪ требование заказчика на получение смесей высокого качества, т.е. не ниже требований действующих стандартов; ▪ стремление к снижению энергоемкости производства смесей и металлоемкости установок; ▪ стремление приблизить производство смесей к месту укладки, т.е. необходимость их перемещения и сокращения сроков монтажа и демонтажа; ▪ стремление избежать влияния человеческого фактора на процесс производства смесей, т.е. повышение степени автоматизации работы установок; ▪ стремление к повышению надежности (безотказности) и долговечности установок; ▪ стремление к обеспечению защиты экологии, т.е. снижению пылевых и вредных газовых выбросов в атмосферу. Основные тенденции развития асфальтосмесительных установок в последние 20 лет следующие: - расширение типоразмерного ряда асфальтосмесительных установок, выпускаемых ведущими производителями Европы и США, сопровождающееся заметным повышением производительности больших установок, продолжением выпуска установок малой производительности и увеличением количества типоразмеров; - расширение уровня автоматизации технологических процессов приготовления смеси на основе увеличения мест оперативного контроля параметров промежуточных процессов и использование компьютеров для хранения информации, ускорения изменения рецептов смесей и настройки систем обеспечения качества (температуры, дозировок и др.). Происходит быстрое распространение достижений отдельных фирм в обеспечении: • точности дозирования составляющих на базе тензометрического взвешивания компонентов; • использования универсальных горелок сушильных барабанов, работающих на газе, дизтопливе, мазуте и пылевидном угле; • использования тканевых рукавных фильтров, обеспечивающих высокую степень очистки отходящих газов и возврат пыли в смесь для замены части (до 50%) минерального порошка; • использования теплоизоляции сушильных барабанов. И АД иб 38 С Все это обеспечивает высокий уровень унификации установок, выпускаемых различными фирмами. Расширение типов мобильных асфальтосмесительных установок неприрывного действия в отличие от асфальтосмесительных установок циклического действия ведет к отказу от рассева и хранения нагретых минеральных материалов, а также от повторного их дозирования. Процессы нагрева (и сушки) и смешения производятся в сушильно-смесительном барабане, что сокращает стоимость установки, повышает ее мобильность, но требует повышения точности дозирования минеральных материалов и учета их влажности. Установки с сушильно-смесительным барабаном более компактны, имеют меньший состав агрегатов, менее металло- и энергоемки. Экономия энергозатрат достигает 20–30%. Расширение типоразмерного ряда и вместимости бункеровнакопителей готовой смеси позволяет создать запас асфальтобетонной смеси до начала ее укладки и не выключать асфальтосмеситель при неравномерном подходе автомобилей-самосвалов. При этом принимаются меры против сегрегации готовой смеси в бункере-накопителе за счет смещения выгрузочного лотка (конуса), уменьшения сечения бункера-накопителя и применения нескольких выгрузочных отверстий. Расширение типоразмерного ряда разнообразного дополнительного оборудования необходимо для: - хранения и подачи вяжущего в виде горизонтальных и вертикальных цистерн различной емкости; - хранения и подачи минерального порошка и пыли в виде вертикальных силосов различной емкости; - нагрева вяжущего до рабочих температур и обогрева узлов установок с использованием теплообменников и нагревателей жидкого теплоносителя; при этом жидкий теплоноситель используется для обогрева битумных емкостей, днища и корпуса мешалок, накопительных бункеров, битумного насоса и дозатора, битумопроводов и емкостей битумовозов (автомобильных и железнодорожных) для доставки вяжущего. Разнообразие установок нагрева жидкого теплоносителя и использование дорогостоящих специальных термически стойких жидкостей (синтетических и минеральных с присадками), которые можно нагревать до высоких температур в течение продолжительного времени без изменения их физико-механических свойств и выделения на внутренней поверхности трубопроводов отложений, свидетельствует о большом внимании к этим вопросам; - получения в условиях АБЗ мелкозернистого кубовидного щебня мелких фракций (0–5, 5–10, 10–15 мм), мойки получаемых каменных материалов и широкого применения мытых отсевов дробления высокопрочных горных пород взамен (частично или полностью) природного песка. И АД иб 39 С Совершенствование конструкций асфальтосмесительных установок позволяет обеспечить возможности введение в смесь добавок старого асфальтобетона. Ведущими производителями асфальтосмесительных установок, известными в РФ, являются: Benninghoven, Германия; Ammann Asphalt, EC (Швейцария, Германия, Италия, Франция); Parker Plant Limited, Англия; Bernardi Impianti S.P.A., Италия; Marini (Fayat Group), Италия; Ermont (Fayat Group), Франция; Astec, США; SIM, Италия [4]. Кроме этих фирм свою продукцию на рынке асфальтосмесительных установок представляют: Lintec, Германия; Teltomat-Gunter Papenburg, Германия; Gencor International Ltd, Англия; ACP Holdings PLC, Англия; Kalottikone Oy, Финляндия; KVM, Дания. В России и странах СНГ основной поставщик асфальтосмесительных установок – ОАО «Кредмаш» (Украина). В Российской Федерации установки выпускают ОАО «Саста», ОАО «Центросвар», ОАО «УралНИТИ». Фирма Benninghoven GmbH & Co. KG существует более 75 лет. Фирма Benninghoven выпускает 5 типов асфальтосмесительных циклических установок: высокомобильные 60–100 т/ч (3 модели), мобильные 100–200 т/ч (4 модели), транспортабельные компактные 100–200 т/ч (4 модели), транспортабельные 120–320 т/ч (5 моделей) и стационарные 120–400 т/ч (6 моделей); горелки сушильных барабанов, работающие на газе, жидком топливе и угольной пыли; компьютерные системы АСУ, битумные цистерны горизонтального и вертикального типов с электроподогревом или подогревом посредством жидкого теплоносителя; установки для ПБВ и другое оборудование для АБЗ, агрегаты подготовки и введения в смесь старого асфальтобетона, а также оборудование для производства, транспортировки (кохеры) и укладки литого асфальта. Литые асфальтобетонные смеси используются для устройства покрытий аэродромов, городских дорог и мостов. Фирма Bernardi Impianti S.P.A. выпускает 4 типа асфальтосмесительных установок: циклические мобильные, 60 т/ч; транспортабельные, 55–135т/ч (4 модели), стационарные, 55–315 т/ч (8 моделей) и непрерывного действия стационарные, 63–202 т/ч (6 моделей). Фирма Marini (Fayat Group) выпускает 6 типов асфальтосмесительных установок: циклические – мобильные, 60 т/ч; транспортабельные, 60–200 т/ч (8 моделей); стационарные, 35–380 т/ч (11 моделей); непрерывного действия – мобильные, 120–160 т/ч (2 модели); транспортабельные, 105– 405 т/ч (6 моделей) и стационарные, 105–485 т/ч (7 моделей), рис. 3.3. И АД иб 40 С И АД иб Рис. 3.3. Асфальтобетонный завод фирмы Marini (Fayat Group) Фирма SIM, занимающая 6–8% мирового рынка асфальтосмесительных установок и продающая продукцию в более чем 60 стран, выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: супермобильные, 85 т/ч (два полуприцепа); полумобильные, 80–300 т/ч (башенного типа без фундаментов на колесном шасси) и стационарные, 80–300 т/ч, а также асфальтовые заводы непрерывного действия, 70–350 т/ч; установки для производства модифицированного битума, системы реновации для вторичного использования асфальтовой крошки. Фирма Ermont (Fayat Group) выпускает асфальтосмесительные установки циклического действия: мобильные на двух шасси производительностью 160 т/ч; транспортабельные и стационарные блочного и контейнерного типа производительностью 160–240 т/ч и непрерывного действия: с параллельной или противоточной конструкцией барабанов в мобильном, транспортабельном или стационарном исполнении производительностью от 80 до 550 т/ч. Фирма Astec выпускает 5 типов асфальтосмесительных установок. Во-первых, это установки непрерывного действия на базе коаксиального сушильно-смесительного барабана (один барабан внутри другого, так называемая технология Double Barrel), в числе которых 5 вариантов мобильных (110–410 т/ч), 5 перемещаемых (110–410 т/ч) и 6 стационарных (110–500 т/ч). Во-вторых, это установки циклического действия: стационарные (5 моделей производительностью 280–580 т/ч) и перемещаемые (9 моделей производительностью от 50 до 250 т/ч). 41 Фирма Ammann выпускает 2 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: Global (транспортабельные и стационарные) – 80–200 т/ч (4 модели) и Universal (транспортабельные), 160–240 т/ч и 240–320 т/ч. Фирма Parker Plant Ltd выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: мобильные, 18–240 т/ч (5 моделей); транспортабельные, 125–240 т/ч (3 модели) и стационарные, 125–320 т/ч (5 моделей), рис. 3.4. АД иб С Рис. 3.4. Асфальтобетонный завод фирмы Parker Plant Ltd И Фирма Kalottikone Oy выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: мобильные, 120 и 220 т/ч; транспортабельные, 120 т/ч и стационарные, 120, 180 и 270 т/ч. ОАО «Кредмаш» выпускает 3 модели циклических стационарных асфальтосмесительных установок производительностью 56, 110 и 160 т/ч, рис. 3.5. ОАО «Саста» выпускает 3 модели циклических стационарных асфальтосмесительных установок производительностью 100, 160 и 200 т/ч. По степени инвентарности асфальтосмесительные установки подразделяются на три типа: стационарные, сборно-разборные и мобильные. 42 Место размещения АБЗ выбирают с учетом его назначения и минимального времени транспортирования горячих смесей. При температуре воздуха +10 ºС время транспортирования горячих смесей не должно быть более 1,5 ч. С И АД иб Рис. 3.5. Асфальтобетонный завод ОАО «Кредмаш» Критерием оптимального размещения АБЗ при строительстве автомобильных дорог является наличие подъездных дорог и минимум затрат на доставку исходных материалов на завод и готовой асфальтобетонной смеси на дорогу с учетом расходов на строительство и перебазирование АБЗ. Кроме этого, необходимо учитывать наличие железнодорожных станций, наличие в районе строительства карьеров щебня и песка, источников получения вяжущих и минерального порошка, возможность подключения к источникам электроэнергии от высоковольтных линий, газа, а также вблизости городов и поселков. 3.2. Технологические процессы на АБЗ Технологический процесс работы АБЗ состоит из следующих операций: выгрузка из транспортных средств и хранение материала; транспортировка материала; сушка, дозирование и перемешивание компонентов смеси; выдача готовой продукции; хранение готовых смесей на временных складах. 43 С Типичный АБЗ должен иметь следующие цехи: складской, транспортный, битумный, смесительный и энергетический. На территории завода могут размещаться здания: контора, лаборатория, механические мастерские, склад ГСМ, склад запасных частей, столовая, медпункт, агитпункт, душевые, туалетные, гардеробные. Иногда на АБЗ устраивают цехи для дополнительного домола или приготовления минерального порошка, для дробления щебня, сортировки и обогащения гравия, приготовления поверхностно-активных добавок, цветного асфальтобетона, битумной эмульсии и др. Наличие таких цехов во всех случаях диктуется местными условиями, но все они осложняют технологию и, как правило, повышают себестоимость продукции. Лучшим вариантом считается, когда материалы, необходимые для приготовления смеси, доставляют на завод в готовом виде. Экономически оправданным обычно бывает расположение на территории АБЗ цеха по приготовлению асфальтобетонных плит (плит СибАДИ). Свойства этих плит регламентируются ТУ 65.233–78 [16]. Наличие этого цеха позволяет значительно повысить фондоотдачу, а также повысить рентабельность предприятия. Свойства приготавливаемых асфальтобетонных смесей и асфальтобетона должны отвечать требованиям ГОСТ 9128–13 [17]. Для улучшения качества асфальтобетонных смесей дорожники на собственных битумных базах готовят полимербитумные вяжущие путем введения в битум поверхностно-активных веществ (ПАВ) и активаторов. Приготовленные на АБЗ асфальтобетонные смеси с использованием ПАВ значительно повышают качество асфальтобетонных покрытий. Свойства и качество вводимых в асфальтобетонную смесь ПАВ должны отвечать требованиям ГОСТ 9128–13 и другим действующим нормативным документам. Асфальтобетонную смесь на АБЗ приготавливают в автоматизированных установках циклического или непрерывного действия с гравитационным или принудительным смешением материалов. Материалы (щебень и песок) поступают со складов в бункеры агрегата питания. Предварительно дозируются. Количество бункеров определяется количеством сит сортировочного агрегата. Бункеры оснащены дозаторами непрерывного действия. При возможности выбора в первую очередь применяют асфальтосмесительные установки циклического действия, затем непрерывного с принудительным перемешиванием и в последнюю очередь асфальтосмесительные установки непрерывного действия с гравитационным перемешиванием. Достоинства башенной технологии с принудительным перемешиванием: простота, малая погрешность дозирования, возможность регулиро- И АД иб 44 С вания качества смеси, изменение длительности перемешивания, возможности введения ПАВ в процессе перемешивания под давлением 0,2–0,25 МПа через форсунки, возможность быстро перейти от выпуска одного состава смеси к другому. Основные недостатки – большая металлоемкость и энергоемкость, невысокая надежность из-за большого числа агрегатов, малый срок службы деталей лопастного смесителя. Далее материал поступает в сушильный барабан. Сушильный барабан устанавливается под углом от 2 до 8º и вращается на опорных колонках. Внутри барабана размещено несколько видов лопастей. Они при вращении барабана поднимают материал (щебень и песок) и сбрасывают его в поток горячих газов. Материал в процессе сушки перемещается от верхнего загрузочного торца к нижнему (подгрузочному торцу) за счет наклона, горячие газы движутся навстречу движению материала (противопоточная сушка). Происходит быстрый нагрев материала. Песчаные частицы нагреваются быстрее, чем зерна щебня. Сушка и нагрев каменных материалов должны обеспечить не только заданную температуру, но и полное удаление влаги. Из сушильного барабана горячие материалы поступают по ссыпному лотку в горячий элеватор и поднимаются в распределительный агрегат. Грохот разделяет горячие материалы по фракциям (по количеству сит), далее материалы поступают в расходные емкости. Отсеки снабжены автоматическими управляемыми затворами, которые подают материал в дозатор. Отдозированные материалы поступают в смеситель. Параллельно с этим происходит объемное дозирование битума. Для нагрева и обезвоживания битума применяют битумоплавильное оборудование непрерывного и периодического действия. В установках непрерывного действия с газовым или электрическим подогревом обезвоживание происходит в тонком слое. Установки периодического действия состоят из нескольких битумоплавильных котлов. В них вязкий битум готовят по двухступенчатому циклу: в одних котлах битум нагревают до 110–120 ºС и при необходимости выпаривают воду, затем перекачивают с помощью битумных насосов в другие расходные котлы, где нагревают битум до рабочей температуры (130–150 ºС). Компоненты асфальтобетонной смеси дозируются по массе; исключение допускается для битума и добавок ПАВ, дозирование которых ведется по объему. Для предварительного дозирования минеральных материалов (до поступления в сушильный барабан) используют агрегаты питания. Точность предварительного дозирования минеральных материалов ±5%. При работе с очень влажными материалами вводят поправку на их влажность. Допускаемая погрешность при дозировании составляющих асфальтобетонной смеси не должна превышать: для щебня, песка и мине- И АД иб 45 С рального порошка, применяемых для приготовления асфальтобетонов I и II марок ±3%; применяемых для приготовления асфальтобетонов III марки ±5% от массы соответствующего компонента; для битума независимо от марки асфальтобетона ±1,5% от их массы. Особое внимание уделяется режимам перемешивания асфальтобетонной смеси в смесителях циклического и непрерывного действия. Режим перемешивания минеральных материалов с битумом играет основную роль в процессе приготовления смеси. Тщательно перемешанная смесь характеризуется равномерным распределением всех ее компонентов и полным обволакиванием поверхности частиц битумом. Продолжительность перемешивания зависит от типа смесительной установки и вида приготавливаемой смеси. Она колеблется от 20 до 60 с в смесителях отечественного производства. Время перемешивания в смесителях зарубежных фирм в 1,5 раза меньше. Повышение качества смеси и увеличение производительности технологического оборудования могут быть обеспечены интенсификацией процесса перемешивания, применением ПАВ, активаторов, совершенствованием способа введения вяжущих. Способ введения битума оказывает существенное влияние на перемешивание и качество смеси. Принцип интенсификации базируется на сокращении длительности или увеличении скорости перемешивания. В целях совершенствования технологии приготовления асфальтобетонной смеси целесообразно широко применять активаторы – цемент, известь, сланцевую смолу и др. Введение этих материалов способствует созданию активной свежеобразованной поверхности, имеющей в начальный период большую энергию, что обусловливает высокую адгезию с вяжущими материалами [9]. Сушка каменных материалов должна обеспечить их обезвоживание и равномерный нагрев до рабочей температуры (220–250 ºС). Недогрев материалов ухудшает их обволакивание вяжущим и увеличивает неоднородность смеси. Перегрев увеличивает расход энергии и способствует образованию у каменных материалов микротрещин, а соприкосновение вяжущего с перегретым камнем вызывает пережог вяжущего и потерю вяжущих свойств. Эффективность сушки зависит от равномерности и скорости подачи в барабан каменных материалов и газов, условий сгорания газов, скорости вращения барабана, теплоемкости и влажности материала. Подача жидкого топлива осуществляется по трубопроводам к форсункам, где происходит его сгорание. Подача топлива регулируется насосом (жидкого) или давлением (газообразного). В настоящее время для распыления жидкого топлива используют воздух, подаваемый вентиляторами низкого давления, использование для этой цели пара менее эффективно. И АД иб 46 С Различные комплекты машин комплектуются разными сушильными барабанами, их диаметр составляет от 0,68 до 2,2 м, длина – от 2,7 до 11 м, окружная скорость вращения – 0,6–0,8 м/с. Обычно емкость барабана не достаточна для эффективного сгорания топлива, образуется дым, что ухудшает КПД установки, снижает нагрев материалов, ухудшает санитарные условия. Особенность приготовления асфальтобетонной смеси в смесителе непрерывного действия (см. рис. 3.2) состоит в том, что смешение материалов (щебня, песка, минерального порошка и битума) производится в сушильно-смесительном барабане. Строго фракционные материалы транспортером или фронтальным погрузчиком подаются в бункер-дозатор и агрегат питания, в котором осуществляется весовое дозирование с учетом влажности поступающих материалов. Отдозированные материалы сборным транспортером подаются в сушильно-смесительный барабан. Отличие этого барабана в том, что у него длина в 1,5–2 раза больше. Движение материалов и горячих газов в сушильном барабане осуществляется в одном направлении (поточная сушка). Материалы просушиваются до рабочей температуры и переходят во вторую смесительную камеру. Битум поступает в начальную зону барабана и при вращении его смешивается с нагретым минеральным материалом. Сюда же подается отдозированный минеральный порошок и битум. Готовая смесь поступает в промежуточный бункер и далее скиповым подъемником в накопительный бункер. Битум проходит те же стадии из битумохранилища, поступает в битумоплавильню, где нагревается до 130–160 ºС, далее через битумный дозатор поступает в смесительное отделение. Дымовые газы, проходя через смесительное отделение, отдают часть уносимой пыли битумным пленкам, из-за чего выброс уменьшается до 10 и более раз. Очистка от пыли состоит из сухой ступени газоочистки, дымососа, мокрой системы газоочистки. Достоинства этой технологии: уменьшение количества агрегатов, снижение металлоемкости и энергоемкости, простота и надежность работы оборудования, уменьшение количества пыли [15]. Недостатки: интенсивное старение битума из-за контакта с выбрасываемыми газами, окисление битума, испарение его маслянистых фракций, высокая опасность воспламенения битума. Агрегаты питания обеспечивают дозирование минеральных материалов. Пылегазоочистительные установки служат для обезвреживания пыли и газов, образующихся на АБЗ и засоряющих прилегающий воздушный бассейн, что является особенно недопустимо в городских условиях. И АД иб 47 С Основными источниками пыли в смесительном цехе являются: 1) сушильный барабан, дымовые газы которого содержат значительное количество остатков несгоревшего топлива (сажи), а также пыли от щебня и песка; 2) минеральный порошок (от соприкосновения горячего песка и щебня с влажным минеральным порошком происходит интенсивное выделение пара, который уносит с собой большое количество мелких частиц); 3) отходы, образующиеся от грохотов, труб, элеваторов уносятся в атмосферу. Основными мерами борьбы с пылеобразованием служат: а) герметическое уплотнение очагов пылеобразования кожухами с прокладками; б) отсос запыленного воздуха от очагов пылеобразования, особенно от сушильного барабана, мешалки и грохота, с последующей пылеочисткой этого воздуха; в) обработка минерального порошка органическими вяжущими (его активация). При отсосе запыленного воздуха рекомендуются следующие величины разрежения: 0,1–0,15 кг/м3 – у сит вибрационных, винтовых конвейеров и бункеров; 0,2 кг/м3 – у мешалки, в местах падения минералов на ленточный транспортер, ковшовых элеваторов. Эксплуатация смесительных установок с входящими в их комплект одним или двумя циклонами не отвечает санитарным нормам очистки, поэтому в настоящее время внедряют 2–3– ступенчатые установки для очистки воздуха. Сухие циклоны не гарантируют очистку газов от мельчайших частиц (менее 10 мкм), поэтому их ставят на первой или второй ступени очистки. Гораздо более эффективны циклоны с мокрым улавливанием, внутренняя часть которых омывается водой или пенными реагентами. В настоящее время рекомендуется групповая (батарейная) установка циклонов (по 2–8 шт.) малого диаметра. Промышленностью выпускаются следующие типы циклонов, наиболее подходящих для АБЗ: ЦН-15 (диаметр от 100 до 700 мм); ЦН-24 (диаметр 500 и 1000 мм) и ЦН-11 (диаметр 100 и 800 мм). Самый лучший результат дает батарейная установка циклонов ЦН-11.[4]. В настоящее время довольно широкое распространение получают комплекты АБЗ, оборудованные ходовым пневмоколесным приспособлением. Эти установки являются мобильными и свободно могут перемещаться к строящейся дороге. Производительность передвижных смесителей не велика (ДС-14 – 3 т/ч; ДС-4 – 6,5 т/ч) и они довольно редко применяются в городском дорожном строительстве. Модели асфальтосмесительного оборудования отечественного производства представлены в табл. 3.1 [19]. И АД иб 48 Таблица 3.1 Асфальтосмесители и комплекты автоматизированного оборудования Модель ДС-14 (Д-386) ДС-4 (Д-288) Технические данные Производительность 3 т/ч, скорость передвижения 2 км/ч Производительность до 6,5 т/ч Производительность до 25 т/ч, емкость мешалки до 600 кг Производительность до 30 т/ч, емкость мешалки до 600 кг Комплект оборудования для при- Производительность до 25 т/ч готовления горячих смесей, башенный То же Производительность до 50 т/ч Смеситель с мешалками периоди- То же ческого действия, партерный То же с мешалкой периодического То же действия, башенный То же Производительность до 100 т/ч То же с мешалкой непрерывного То же действия, партерный Смеситель непрерывного дейст- Производительность до 250 т/ч вия, партерный С ДС-35 (Д-597) Оборудование и его назначение Для приготовления горячих смесей при ремонте покрытий, передвижной, периодического действия Непрерывного действия, назначение то же Сборно-разборный, периодического действия, автоматизированный То же ДС-5 (Д-325 А) Д-508 (Д-508-2) И АД иб Д-617 Д-617-1 Д-617-2 Д-645-2 Д-645-3 ДС-117-2 3.3. Особенности приготовления на АБЗ холодных асфальтобетонных смесей и черного щебня Технологическая схема приготовления горячих, холодных асфальтобетонных смесей и черного щебня принципиально не отличается от приготовления горячей смеси. Различаются они главным образом температурными режимами [20]. Температуры приготовления холодных смесей должны быть в пределах 90–110 ºС (в зависимости от марки битума), а с применением ПАД – 70–100 ºС. Обычно холодные смеси имеют максимальный размер зерен – 10–15 мм. Меньшая температура приготовления и малый размер зерен определяют некоторые специфические свойства приготовления этих смесей. Холодные смеси требуют особенно тщательного перемешивания, поэтому готовят их обычно в установках с принудительным перемешиванием, а время перемешивания достигает 180–240 с [19]. При приготовлении холодных смесей особенно эффективно применять активированные материалы (минеральный порошок, битум и пр.). 49 С Холодные смеси обычно перед употреблением некоторое время находятся на складе (от 4 до 8 месяцев), поэтому одной из особенностей технологии приготовления холодных смесей является обработка их для уменьшения слёживаемости. Это возможно достигнуть тремя способами: понижением температуры смеси перед подачей на склад до 25–30 ºС; добавлением химических веществ; перемешиванием смеси на площадке хранения. Охлаждение смеси достигается двумя способами: принудительным продуванием с помощью вентилятора либо естественным охлаждением смеси в процессе ее транспортировки на склад. Иногда для уменьшения слёживаемости смеси в процессе ее приготовления в нее вводятся специальные добавки в виде водных растворов соапстока (3–5%), сульфидно-спиртовая барда (ссб) (10%) с хлорным железом (10%) и др. (в % по массе смеси). Растворы вводят в мешалку после окончания перемешивания минеральных материалов с битумом и производят дополнительное перемешивание в течение 6–10 с. В некоторых случаях слёживаемость холодной смеси на площадке может быть значительно снижена периодическим перемешиванием (перелопачиванием) с помощью погрузчиков, экскаваторов и пр. Использование эмульсий для приготовления черного щебня и холодного асфальтобетона накладывает свои отпечатки на технологию приготовления смесей. Применение эмульсий дает ряд преимуществ. Вследствие большей подвижности эмульсий минеральные материалы лучше обволакиваются вяжущим, что позволяет снизить расход вяжущего и уменьшить время перемешивания. Минеральную часть перемешивают с эмульсией в холодном состоянии, что исключает затраты времени и средств на просушку вяжущего и подогрев минеральных материалов. Для приготовления асфальтобетонов на эмульсиях, необходимы влажные (2–3% по массе) и чистые материалы, при этом возможно увеличенное содержание мелких фракций. В то же время асфальтобетонам и черному щебню (холодным) на эмульсиях присущ ряд недостатков. Эти смеси, особенно на быстрорастворимых эмульсиях, нельзя длительное время хранить на складах. Прочность слоев дорожных одежд с применением холодных смесей ниже прочности асфальтобетонов на горячих смесях. Для покрытий такого типа характерен длительный набор прочности – период формирования после уплотнения. Приготовление черных смесей с эмульсиями включает те же технологические процессы, которые необходимы при использовании битумов, кроме приготовления минеральных материалов. Смешение материалов можно производить в смесителях принудительного и свободного перемешивания. Чтобы улучшить прилипание вяжущего и уменьшить слёживаемость материалов, минеральные материалы можно обрабатывать известью И АД иб 50 (0,2–0,7% по массе). Наилучший эффект достигается при обработке каменных материалов двумя эмульсиями. Технологическая последовательность при этом такова. Щебень или смесь перемешивают с известью 15– 20 с, затем в мешалку подают обратную эмульсию и опять перемешивают 1–2 мин. Если в смесь добавляют минеральный порошок, то его увлажняют (10–20% по массе), подают в мешалку и снова перемешивают, затем подают прямую эмульсию и все опять перемешивают не более 15–30 с. Поверхностно-активные добавки вводят в мешалку до подачи битума или вместе с ним. С 3.4. Особенности приготовления смесей и работы на АБЗ в холодный период года И АД иб Для повышения производительности АБЗ и снижения себестоимости продукции целесообразно продлевать работу АБЗ и в холодный период года. В холодный период года (т.е. при температуре менее +5 ºС) заводы могут готовить холодные смеси. При этом технологическая схема приготовления материала принципиально не отличается от летних условий работ. Добавляются лишь технологические операции, направленные на уменьшение теплопотерь. Хранению материалов в холодный период года следует уделять особое внимание. Органические вяжущие нужно хранить только в хорошо закрытых хранилищах. Минеральный порошок должен быть сухим, лучше применять активированные минеральные порошки. Сушат минеральный порошок в сушильных барабанах, что сопряжено с большими его потерями. В щебне и песке не должно быть мерзлых комьев. Для этого площадку очищают от снега и обеспечивают хороший водоотвод. Поверхность штабеля лучше укрывать брезентом или полиэтиленовой пленкой, в противном случае каменные материалы приходится подогревать в штабеле или рыхлить. Наилучший эффект дает хранение каменных материалов в закрытых или полузакрытых складах. Транспортировку материала организуют с минимальными теплопотерями. Все транспортные конвейеры закрывают кожухами, при необходимости устраивают теплоизоляцию. Особенно тщательно теплоизолируют битумопроводы и горячий элеватор. Машины, подаваемые под погрузку, должны иметь систему обогрева кузова выхлопными газами. Сушка материалов производится обычным способом, но продолжительность ее увеличивается на 20–30%, поэтому для поддержания производительности завода на заданном уровне необходимо предусматривать бóльшую производительность сушильных линий. Сушильные барабаны целесообразно также теплоизолировать. 51 С Перемешивание материалов более продолжительно, увеличение достигает 30–80%. Для улучшения качества материалов и ускорения перемешивания применяют различные ПАД – известь (1–2% по массе каменных материалов), ферросоапсток (0,5–0,7%) и др. Мешалку целесообразно утеплить изоляционными материалами. Выгрузка готовой смеси малыми порциями (0,5–1,0 т) в автомобиль связана с большими теплопотерями. Чтобы избежать их под мешалкой, устраивают утепленный накопительный бункер емкостью, соответствующей емкости транспортных средств, используемых для доставки смеси. Это исключает и простои транспорта. В холодный период года целесообразна работа АБЗ в три смены, т.к. при работе в 1–2 смены каждый раз перед началом работы требуется затратить 1–2 часа на подогрев трубопроводов, насосов и пр. И АД иб 3.5. Основы проектирования асфальтобетонных заводов При проектировании и организации АБЗ исходят из заданных темпов и сроков строительства, конструкции асфальтобетоного покрытия, наличия материалов, комплекса местных условий (грунтово-гидрологических, климатических), подъездных путей, источников снабжения водой, электроэнергией, топливом и пр. Завод должен обеспечивать строительство высококачественными смесями и в нужном количестве. Проектируя АБЗ, решают следующие основные вопросы: выбор месторасположения завода; определение объемов работ по выпуску асфальтобетоной смеси – производительность завода и необходимое количество материалов для приготовления асфальтобетона; разработка схемы технологического процесса; подбор оборудования и механизмов; разработка средств механизации и автоматизации основных технологических процессов; проектирование складского хозяйства; расчет требуемых энергоресурсов; разработка генерального плана завода; разработка основных положений по строительству завода; расчет необходимого количества работников; составление калькуляции стоимости смеси и сметно-финансового расчета; разработка основных мероприятий по охране труда, технике безопасности и противопожарной технике; определение основных техникоэкономических показателей завода [21]. Разработка генерального плана завода. Разработке генерального плана предшествует определение размеров всех зданий и сооружений. На стационарных заводах устраивают здания капитального типа, на временных – сборно-разборные. На генеральном плане указывают расположение смесительнодозированного цеха, плавильной установки, склада минеральных материа- 52 С лов, битумохранилища, лаборатории, конторы, транспортных путей, коммуникаций энергохозяйства и др. При разработке генеральных планов АБЗ необходимо учесть ряд рекомендаций. Площадь завода должна быть минимальной и компактной, вместе с этим давать возможность удобно расположить всё оборудование и допускать некоторое расширение завода. Основным принципом проектирования генерального плана является рациональное расположение оборудования, при котором в полной мере соблюдается принятая технологическая схема с наименьшими затратами на переработку сырья и транспортировку материалов. Поэтому движение материалов от одного агрегата к другому должно быть прямоточным, по кратчайшему пути без дополнительных перегрузок. Встречных потоков грузов надо избегать, т.к. они ухудшают условия эксплуатации завода. Склады щебня, песка, минерального порошка должны находиться возможно ближе к смесительному цеху, что уменьшает стоимость транспортных галерей. Обычно потребность в щебне на АБЗ больше в 1,5–1,7 раза, чем потребность в песке, поэтому склады щебня располагают ближе к смесителю, а склады песка – дальше. При проектировании транспортных путей целесообразно избегать встречного движения автомобилей, предусматривая кольцевое или сквозное движение. Ширина проездов предусматривается не менее 5,5 м при двухстороннем движении и не менее 3,5 м при одностороннем. Минимальные радиусы разворота автомобилей принимают 15–20 м. Выезд с территории АБЗ должен быть оборудован весами. Перед смесителем предусматривают площадку не менее 500–600 м2 для маневрирования и кратковременной стоянки автомобилей. Все транспортные пути и площадки должны иметь твердое покрытие [20]. Битумоплавильня обычно располагается ближе к смесителю. Это необходимо для минимизации потерь тепла приготовленным битумом. Административный и санитарно-бытовой блок целесообразно отделять от промышленного блока. Принципиальное решение всего генерального плана в значительной мере зависит от компоновки смесителей, особенно если их несколько. Раздельная и кольцевая схемы расположения смесителей требуют большей территории и несколько усложняют транспортирование компонентов смеси. Зато при этих схемах упрощается вывозка готовой смеси. Прямолинейная схема установки более рациональна при наличии двух смесителей, она более компактна. Еще более компактна параллельная схема, однако при такой компоновке значительно ухудшаются условия работы автотранспорта. Выбор оптимальной схемы зависит от многих факто- И АД иб 53 С ров: площади, отведенной под завод; типа смесителей; конструкции складов и пр. Большое значение имеет максимальное использование длины тупика, вдоль которого обычно расположены склады щебня, песка, минерального порошка, вяжущих. Эти склады можно размещать на одной или обеих сторонах тупика в зависимости от конкретных местных условий. Территория АБЗ обязательно ограждается. Необходимо, чтобы на территории завода была зеленая зона. При разработке генерального плана сравнивают несколько сопоставимых вариантов, выбирают лучший из них на основе техникоэкономического сравнения и вычерчивают в масштабе 1:500. Генеральный план производственного предприятия – это проект расположения всех зданий, сооружений, технического, энергетического и вспомогательного оборудования, инженерных сетей, транспортных путей и т.д., обеспечивающих наиболее благоприятные условия производственного процесса на предприятии, рациональное экономическое использование территории и наибольшую эффективность капитальных вложений. На АБЗ должны быть склады материалов для хранения следующих запасов, обеспечивающие максимальную производительность завода: - песка –15-дневный запас; - битума – месячный запас; - минерального порошка – 15-дневный запас; - гидрофобизирующих добавок – 3-месячный запас. Склады должны быть запроектированы таким образом, чтобы обеспечить раздельное хранение щебня различных фракций и песка, исключающее снижение качества и загрязнения окружающей среды. Методы выгрузки битума, его хранения в битумохранилищах должны исключить возможность его обводнения. На основе обобщения проектной практики установлено, что основными принципами проектирования генеральных планов предприятий являются [22]: - размещение предприятий в промышленных узлах населенных мест на базе кооперирования с другими предприятиями; - создание условий для расширения производства; - размещение складских помещений с учетом минимальных транспортных затрат; - размещение зданий и сооружений с минимальными разрывами; - благоустройство территории; - комплексное решение по трассировке и способах прокладки инженерных сетей; - применение прогрессивных видов транспорта. При проектировании генерального плана все производственные здания и сооружения группируются в соответствующие зоны с учетом сани- И АД иб 54 тарных и противопожарных требований, видов обслуживающего транспорта. Пример генерального плана прирельсового АБЗ представлен на рис. 3.6 [4]. С И АД иб Рис. 3.6. Генеральный план прирельсового АБЗ: 1 – склад каменных материалов; 2 – отделение подачи каменных материалов; 3 – асфальтосмесительная установка; 4 – накопительный бункер готовой смеси; 5 – компрессорная установка; 6 – склад минерального порошка; 7 – склад мазута; 8 – битумохранилище; 9 – склад ГСМ; 10 – склад резиновой крошки; 11 – ремонтные мастерские; 12 – подрельсовый бункер; 13 – стоянка для автотранспорта; 14 – административный корпус; 15 – весовая и пункт контроля; 16 – туалет; 17 – трансформаторная подстанция По использованию площади предприятия делят на зоны: - предзаводскую; - производственную; - подсобную; - складскую. Предзаводская зона – заводоуправление, столовая, стоянка легкового транспорта. Производственная зона – смесительное отделение, компрессорная, цех, битумохранилище, битумоплавильня. Подсобная зона – вспомогательные здания и сооружения, передвижные электростанции или трансформаторная подстанция, котельная, компрессорные и др. Склады вместе с территорией, обслуживающие железнодорожные пути и автомобильные дороги, образуют складскую зону. 55 С Производственная зона, как правило, является основой, вокруг которой размещаются объекты других зон. Производственная зона составляет 20–30% всей площади предприятия. Непосредственно к этой зоне прилегают подсобная и складская зоны. Площадь подсобной зоны составляет до 1,5%. Площадь предзаводской зоны – до 5% территории. Площадь под железнодорожные пути – до 10% территории, а площадь под дороги – до 20%. Площадь, занятая под озеленение, может достигать до 15–20% и более. Расстояние между зданиями и сооружениями принимаются в соответствии с противопожарными и санитарно-гигиеническими требованиями. Смесительные установки, выделяющие пыль и газ в атмосферу, следует располагать по отношению к жилой застройке или к другим зданиям и сооружениям с учетом ветров преобладающего направления и размеров санитарно-защитных зон. Для АБЗ – 500 м. В решении генерального плана следует предусматривать наглядное количество планировочных элементов, а также типов подъездов и дорог. Расстояние между зданиями и сооружениями составляет от 9 до 15–18 м в зависимости от степени их огнестойкости. Расстояния между открытыми технологическими установками принимаются по технологическим нормам. Минимальная ширина тротуаров – 1,5 м. Графическое изображение генеральных планов должно соответствовать требованиям ГОСТ 21.204–93 СПДС [23]. Территория, на которой располагается прирельсовый АБЗ (см. рис. 3.6), должна быть благоустроена и иметь подъездные пути, водоотвод, дороги, тротуары, условия культурно-бытового обеспечения, ограду и освещение. Покрытие на открытых площадках для хранения щебня и песка, а также на основных проездах рекомендуется устраивать из монолитного бетона. На территории прирельсового АБЗ располагаются здания и сооружения для технического обслуживания и ремонта технологического оборудования, ремонтно-механические мастерские. В составе АБЗ должна быть предусмотрена лаборатория, которая может размещаться в административном здании либо в отдельном помещении. Лаборатория должна быть оснащена всеми необходимыми приборами и оборудованием для проведения контроля за качеством материалов, асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов согласно ГОСТ 9128–13. Основным оборудованием на АБЗ (см. рис. 3.6) является асфальтосмесительная установка, кроме этого, на территории АБЗ размещается административный корпус, компрессорная установка, силосные склады минерального порошка, битумохранилище, склады ГСМ, ремонтные мастерские, весовая, туалет, трансформаторная подстанция и др. И АД иб 56 В случае, когда железная дорога находится на большом расстоянии от строящейся автомобильной дороги, все материалы транспортируются автотранспортом, проектируют притрассовые АБЗ с использованием асфальтосмесительных установок мобильного типа (рис. 3.7) [4]. АД иб С 2 Рис. 3.7. Генеральный план притрассового АБЗ: 1 – склад каменных материалов; 2 – отделение подачи каменных материалов; 3 – смеситель; 4 – расходный бункер цемента; 5 – кабина обслуживания и управления; 6 – емкости с битумом; 7 – отделение приготовления добавок; 8 – контора с лабораторией; 9 – спортивная площадка; 10 – материально-технический склад; 11 – резервуары противопожарные; 12 – ремонтно-механическая мастерская; 13 – площадка для открытых ремонтных работ; 14 – бытовые помещения; 15 – баня; 16 – столовая; 17 – трансформаторная подстанция; 18 – туалет; 19 – артезианская скважина; 20 – передвижная компрессорная установка; 21 – отделение лаборатории; 22 – весовая с автоматическими весами грузоподъемностью 30 т; 23 – канализационные очистные сооружения; 24 – склад ГСМ; И На территории притрассового АБЗ располагаются склады каменных материалов и песка. Подача каменных материалов в расходные бункера осуществляется одноковшовыми фронтальными погрузчиками. Минеральный порошок хранится в металлических расходных силосных складах. Минеральный порошок транспортируется пневмотранспортом по трубам, для этого используется передвижная компрессорная установка. Битум хранится в металлических цистернах емкостью 100 т и более. Битумное хозяйство должно быть обеспечено оборудованием для перекачки битума, его нагрева до рабочей температуры и битумовозами. 57 С В состав притрассового АБЗ входят внутризаводские дороги, передвижные электростанции, передвижные компрессорные станции (прил. 7), склады различных материалов, весовая, бытовые помещения, баня, склады ГСМ, ремонтные мастерские и т.д. Основным технологическим оборудованием на АБЗ являются асфальтосмесительные установки, которые обеспечивают основные технологические операции по приготовлению асфальтобетонных смесей. Асфальтобетонные установки классифицируются по основным конструктивным и технологическим показателям, производительности, принципу действия смесителя, конструктивной компоновке оборудования и агрегатов, мобильности. По производительности различают асфальтосмесительные установки 12, 25, 32, 50, 100, 200, 250, 400 т/ч. В России производителями асфальтосмесительных установок являются ОАО «Саста», «Центросвяр» и УралНИТИ. Технические характеристики асфальтосмесительных установок приведены в прил. 6 [4]. В асфальтосмесительной установке ДС-185 (рис. 3.8) все процессы автоматизированы. И АД иб Рис. 3.8. Технологическая схема асфальтосмесительной установки ДС-185 (Украина): 1 – агрегат питания; 2 – конвейер; 3 – сушильный агрегат; 4 – топливный бак; 5 – I ступень (предварительная) очистки дымовых газов; 6 – II ступень очистки дымовых газов; 7 – III ступень очистки дымовых газов (скруббер Вентури); 8 – смесительный агрегат; 9 – агрегат минерального порошка; 10 – нагреватель битума; 11 – система теплоносителя; 12 – бункер готовой смеси; 13 – кабина оператора Пульт управления расположен в кабине оператора. Технические характеристики асфальтосмесительных установок зарубежного производства приведены в прил. 7[4]. 58 Общий вид асфальтобетонного завода фирмы AMAN-160 производительностью 160 т/ч ( г. Омск ЗАО «Стройсервис») представлен на рис. 3.9, 3.10. С 1994 г. на данном заводе выпущено более 1,5 млн т асфальтобетонных смесей. С Рис. 3.9. АБЗ фирмы AMAN производительностью 160 т/ч (г. Омск, ЗАО «Стройсервис») И АД иб Рис. 3.10. Выпуск готовой асфальтобетонной смеси на АБЗ фирмы AMAN (г. Омск, ЗАО «Стройсервис») Асфальтобетонный завод AMAN производительностью 160 т/ч полностью автоматизирован, его обслуживают 4 человека. На заводе выпускаются асфальтобетонные смеси типа А, щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси высокого качества. В настоящее время этот завод демонтирован и на его месте смонтирован асфальтобетонный завод AMAN производительностью 240 т/ч. На АБЗ имеются склады каменных материалов с цехом по их переработке (рис. 3.11) и битумное хозяйство (рис. 3.12). 59 С И АД иб Рис. 3.11. Склады каменных материалов с цехом их переработки Щебень необходимо складировать на площадке с твердым покрытием с разделением по фракциям. Количество фракций щебня должно быть от трех до пяти. Расстояние от щебеночных складов до асфальтосмесительной установки должно быть минимальным. Фронтальными погрузчиками каждая фракция щебня транспортируется и перегружается в бункер -дозаторы. Песок также фронтальными погрузчиками со склада песка транспортируют и перегружают его в бункер-дозатор. Битум транспортируют по трубам от битумохранилища и битумоплавильни к смесительному отделению с помощью шестеренчатых битумных насосов. 60 С И АД иб Рис. 3.12. Битумное хозяйство Битум доставляют на завод автогудронатором или битумовозом и перекачивают в металлические емкости (битумохранилища). С помощью трубопроводов и битумных насосов эти емкости соединены между собой, таким образом битум можно перекачивать из одной емкости в другую. Все трубопроводы снабжены паровой рубашкой, за счет которой сохраняется температура транспортируемого битума. Рабочая температура битума, подаваемого от битумоплавильни до асфальтосмесителя, должна соответствовать требованиям, представленным в табл. 3.2 [17]. Таблица 3.2 Горячая ид смеси Рабочая температура битума Температура смеси, °С, в зависимости от показателя битумов Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм 40-60 61-90 91-130 131-200 201-300 От 150 до 160 От 145 до 155 От 140 до 150 От 130 до 140 От 120 до 130 61 3.6. Транспорт производственных предприятий Основными видами транспорта на производственном предприятии являются железнодорожный и автомобильный, редко – водный. Длина разгрузочного фронта для железнодорожного пути определяется [6]: L = n · l + l1 · (n – 1), (3.1) где l – длина вагона; l1 – расстояние между вагонами; n – число вагонов, С n = Nед · T/Tн, (3.2) И АД иб здесь T – время, затрачиваемое на разгрузку одного вагона; Nед – общее число транспортных единиц в наземном составе; Tн – договорное время, отведенное железной дорогой в соответствии с Уставом железных дорог. Грузоподъемность крытых вагонов и платформ – 50–60 т. Длина вагона – 15 м, хопры – 12,4 м, думкары – 12,8 м. Согласно Уставу железных дорог, масса груза в одной подаче должна составлять 500 т. Автомобильные дороги на предприятии проектируют исходя из объема грузооборота. Обычно проектируют кольцевую магистраль с вспомогательными дорогами. Производственное предприятие с размером площадки более 5 га должно иметь не менее двух выездов. Ширину выездов принимают не менее 4,5–4,9 м. При тупиковых дорогах должны быть предусмотрены петлевые объезды или площадки 12х12 м для разворота автомобилей. Расстояние от края проезжей части дороги до зданий и сооружений принимают от 0,5 до 12 м. Ко всем зданиям должны быть обеспечены подъезды для пожарных автомобилей. Дороги должны иметь капитальное покрытие, только на заводах кратковременного действия разрешается применять покрытие щебеночное, или гравийное, или из укрепленных материалов. Внутризаводской транспорт выбирают в зависимости от характера перемещаемых грузов. Рекомендуется использовать трубопроводный, пневматический, гидравлический и конвейерный транспорт. На территории завода должен быть обеспечен водоотвод за счет устройства поверхностных лотков, дренажа или ливневой канализации. Кроме этого, должны быть проложены все инженерные сети – фекальная канализация, теплопровод, газопровод, котельные сети. Выбор способа прокладки инженерных сетей (поземный, надземный или подземный) производится на основании технико-экономических расчетов. При прокладке инженерных сетей к ним предъявляют следующие требования: - прокладку сетей следует вести вдоль проездов, параллельно линии застройки; 62 - прокладку вести в местах, удобных для последующего ремонта сетей; - прокладка наземных или подземных сетей не должна стеснять движение транспорта и работников предприятия, не должна лишать освещения. При вертикальной планировке территории предприятия уклоны поверхности площадки следует принимать не менее 3‰ и не более 50‰ для глинистых грунтов, не более 30‰ для песчаных и не более 10‰ для легкоразмываемых грунтов. С 3.7. Обеспечение предприятий электроэнергией, водой, паром и сжатым воздухом И АД иб Потребность в воде и электроэнергии зависит от мощности производственного предприятия, вида выпускаемой продукции, технологии её изготовления, количества рабочих, времени года, суток и местных условий. Расчет потребности в электроэнергии. Потребление электроэнергии для стационарных предприятий производится от постоянных сетей действующих систем. Передвижные предприятия используют передвижные электростанции. Электроэнергия необходима для питания силовых двигателей, освещения рабочих мест и т.д. Все потребители электроэнергии делятся на три категории: I категория – потребители, нарушение питания которых может повлечь опасность для жизни людей, брак продукции (карьеры, котельные и т.д.); II категория – строительные машины и механизмы. Возможны простои механизмов, транспорта, рабочих и т.д. (цех помола, компрессорные станции и т.д.); III категория – щебеночные заводы, гравийно-сортировочные заводы, склады, наружное освещение и т.д. Для обеспечения надежного энергоснабжения необходимо иметь два независимых источника питания, т.е. две трансформаторные подстанции. Потребную мощность Р трансформаторной подстанции определяют по формуле [6] P  1,1   Pc  k1 cos    Pt  k 2 cos    Pов  k3   Pон  k 4  , (3.3) где 1,1 – коэффициент, учитывающий потери мощности в сети; Рс – силовая мощность силовых установок; Pt – потребная мощность на технологические нужды; Рoв – потребная мощность для внутреннего освещения, определяется по нормам освещения на 1 м2 площади помещения; Pон – по- 63 требная мощность для наружного освещения, принимается на 1 м2 площади помещения; cosφ – коэффициент мощности, зависящий от количества и загрузки потребителей; k1, k2, k3, k4 – коэффициенты спроса. Расчет потребности в воде. Суммарная потребность воды за смену на заводе Q  q x  qб  qo  qпр  q n , (3.4) С где qх – сменная потребность воды на хозяйственные нужды, qх = 0,025 м3/см на 1 чел.; qб – потребность воды на бытовые нужды, qб = 0,06 м3/см на 1 чел.; qо – потребность воды на охлаждение компрессорной, qо = 1,5 м3/ч; qпр – потребность воды на производственные нужды, qпр = 20 м3/см; qп – потребность воды на тушение возможного пожара. Время тушения 3 ч при расходе воды 0,005 м3/с, qп = 0,005∙3∙3600 = 54 м3. При расчете потребности в воде необходимо учитывать неравномерность её потребления, коэффициент неравномерности потребления воды составляет: - на хозяйственные нужды – 3; - бытовые нужды – 1,3; - охлаждение компрессорной – 1,2. При определении расхода воды на цементобетонном заводе необходимо дополнительно учитывать расход воды на приготовление бетонной смеси qпригот., равный 0,2 м3 на 1 м3 смеси, и коэффициент неравномерности потребления 1,3. Расход воды на асфальтобетонном заводе зависит от количества видов выпускаемой продукции, применяемого оборудования, состава производственных цехов и вспомогательных хозяйств. Расход воды (л/с) [6] И АД иб Q расч  1,2  K  Q 3600  T , (3.5) где 1,2 – коэффициент, учитывающий неучтенные потери (утечка воды, неучтенные личные потребности и т.д.); К – коэффициент неравномерности потребления воды в течение смены, равный 1,1–1,6; Т – продолжительность смены, ч. Вода на асфальтобетонном заводе расходуется на хозяйственные нужды, для пожарных целей, для работы обеспыливающих устройств, питания паровых котлов, изготовления битумных эмульсий, поливки территории завода и т.д. Для каждой из вышеуказанных целей производится специальный расчет воды. Диаметр труб (м) водопроводной сети определяется по формуле [6] 64 4Q расч d   v  1000 , (3.6) где v – скорость движения воды в трубе, равная 1,0–1,5 м/с; Q расч – потребность в воде, л/смену. Суммарная потребность в сжатом воздухе на асфальтобетонном заводе V  V1  V2  V3  V4 , (3.7) С где V1 – расход сжатого воздуха на распыление топлива у форсунок; V2 – то же на пневматический транспорт минерального порошка; V3 – то же на работу пневматических инструментов; V4 – то же на работу автоматических систем управления. Расход сжатого воздуха на распыление топлива у форсунки И АД иб n V1   n  v1  q ф  k , (3.8) 1 где n – количество форсунок различного типа; v1 – удельный расход воздуха на распыление топлива форсункой (ориентировочно принимается 0,7–1,0 м3/кг топлива); qф – расход топлива форсунками за 1 ч работы; k – коэффициент одновременности, равный при работе двух форсунок 1,0; трех – 0,9; четырех – 0,85; пяти – 0,82. Расход сжатого воздуха на пневматический транспорт минерального порошка π d2 (3.9) qв  vр, 4 где vр – рабочая скорость воздуха, м/с, vр = 9–25 м/с; d – внутренний диаметр трубопровода, м. Расход сжатого воздуха на работу пневматических инструментов n V3   nn  v м  k , (3.10) 1 где nn – количество инструментов того или иного типа; vм – расход воздуха каждым механизмом, берётся из технической характеристики механизма, м3/мин; k – коэффициент одновременности работы для данного типа механизмов. Расход сжатого воздуха для работы автоматических систем управления V4 определяется с учетом технических характеристик потребителей. 65 Расчетный суммарный расход сжатого воздуха, м3/мин, С (3.11) V р  V  К п.в , kп.в – коэффициент, учитывающий потери воздуха в компрессоре и воздуховоде, равный 1,4–1,7. По полученному требуемому расходу сжатого воздуха выбирается количество компрессоров. Характеристики стационарных и передвижных компрессорных станций приведены в работе [4, прил. 8]. Диаметр воздуховодов (см) приближенно можно определить по формуле d тр  3,18 Vв , (3.12) И АД иб где Vв – количество воздуха, проходящего по рассчитываемому участку трубопровода, м3/мин. Суммарная потребность в паре на асфальтобетонном заводе P  P1  P2  P3  P4  P5 , (3.13) где P1 – расход пара на слив битума из железнодорожных цистерн; P2 – то же на нагрев вяжущего в битумохранилищах; P3 – то же на обогрев трубопроводов; P4 – то же на распыление топлива в форсунках; P5 – то же на отопление. Расход пара на нагрев битума в битумохранилище, приямке, в железнодорожном вагоне определяется по формулам P1  Q1 q; (3.14) P2  Q2 q, (3.15) где Q1, Q2 – расход тепла на нагрев вяжущего; q – теплосодержание пара, ккал/кг. Суммарный расход пара на распыление топлива, кг/ч, P4  q  П  qТ , (3.16 ) где q – удельный расход пара, подаваемого через форсунку на 1 кг израсходованного топлива, кг (при тепловых расчетах сушильных барабанов принимается q = 0,6 кг);  П – суммарная производительность асфальтосмесительных установок; qТ – удельный расход топлива на 1 т приготавливаемой асфальтобетонной смеси, кг (в среднем qТ = 8 кг/т). Расход пара на обогрев трубопровода определяется из расчета, что потери тепла на 1 м битумопровода диаметром 75–100 мм равны 66 С 150 ккал/ч. Тогда суммарные потери тепла за 1 ч при длине трубопровода L составляют Q3 = 150 ∙ L ккал/ч, (3.17) а расход пара, кг, будет P3  Q3 q, (3.18) где q – теплосодержание 1 кг пара, ккал/кг. Расход пара на отопление зависит от температуры наружного воздуха, количества и объема производственных и бытовых помещений, характера производственного процесса и количества рабочих. Зная суммарную потребность пара на асфальтобетонных заводах, выбирают необходимую поверхность нагрева котла Fк: P  kз  Kn (3.19) , q где Fк – поверхность нагрева котла, м2; Р – потребность пара, кг/ч; kз – коэффициент запаса, учитывающий неравномерность потребления пара, равный 1,2; Kn – коэффициент, учитывающий потери пара при подаче его от котельной до мест потребления, равный 1,1–1,2; q – производительность котла – съем пара с 1 м2 площади нагрева (q ≈15–40 кг/м2∙ч). По установленному значению Fк выбирают тип и количество котлов. Fк  И АД иб 3.8. Контроль качества исходных материалов асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов Асфальтобетонная смесь – рационально подобранная, приготовленная путем смешения в нагретом состоянии смесь, состоящая из щебня, песка, минерального порошка, битума и различных добавок (поверхностно-активных добавок, активаторов и др.). Асфальтобетон – уплотненная при рациональном температурном режиме до требуемой плотности асфальтобетонная смесь. Асфальтобетонные смеси и асфальтобетон должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9128–13[17]. Согласно ГОСТ 9128–13, асфальтобетонные смеси подразделяются на щебеночные, гравийные и песчаные. В зависимости от вязкости применяемого битума и температуры при укладке асфальтобетонные смеси делятся на горячие и холодные. Горячие асфальтобетонные смеси приготавливают с использованием вязких битумов марок: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 130/200, БНД 200/300, БН 40/60, БН 60/90, БН 90/130, согласно ГОСТ 22245 [24], укладываемых при температуре на менее 120 °С; холодные асфальтобетонные смеси приготавливают с использованием жидких битумов СГ 70/130, СГ 130/200, 67 С МГ 70/130, МГ 130/200, МГО 70/130, МГО 130/200, согласно ГОСТ 11955 [25], укладываемых при температуре смеси не ниже 5 °С. Выбор марки битума зависит от дорожно-климатической зоны района строительства, в которой будет использоваться приготовленная асфальтобетонная смесь. В зависимости от наибольшего размера минеральных зерен горячие смеси и асфальтобетоны подразделяют: на крупнозернистые – размер зерен до 40 мм; мелкозернистые – -«до 20 мм; песчаные – -«до 10 мм. По величине остаточной пористости асфальтобетоны подразделяют на виды: высокоплотные – с остаточной пористостью 1,0–2,5%; плотные – -«2,5–5,0%; пористые – -«5,0–10%; высокопористые – -«свыше 10%. В зависимости от процентного содержания щебня асфальтобетонные смеси подразделяют на типы: А – многощебенистые – 50–60%; Б – среднещебенистые – 40–50%; В – малощебенистые – 30–40%; Г – песчаные из отсевов дробления; Д – песчаные из природного песка. В зависимости от физико-механических показателей асфальтобетоны подразделяют на марки (табл. 3.3). И АД иб Таблица 3.3 Марки асфальтобетонных смесей в зависимости от видов и типов асфальтобетонов Виды и типы асфальтобетонов Горячие высокоплотные Плотные типов: А Б, Г В, Д Пористые и высокопористые Марки I I, II I, II, III II, III I, II Требования к асфальтобетонным смесям и асфальтобетонам. Асфальтобетонные смеси приготавливают на асфальтобетонных заводах (АБЗ) в соответствии с требованиями ГОСТ 9128–13 по техническому регламенту, утвержденному предприятием-изготовителем. Зерновой состав минеральной части смесей и асфальтобетонов должен соответствовать требованиям ГОСТ 9128–13 для нижних слоев покрытий и оснований (см.табл. 3.4), для верхних слоев покрытий (табл. 3.4, 3.5). 68 Таблица 3.4 Зерновой состав минеральной части С Вид и тип сме- сей и асфальтобетонов 40 20 15 Размер зерен, мм, мельче 10 Плотные типов: Б 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071 Непрерывные зерновые составы АД иб А 5 90-100 66-90 56-70 48-62 40-50 28-38 20-28 14-20 10-16 6-12 4-10 90-100 76-90 68-80 60-72 50-60 38-48 28-37 20-28 14-22 10-16 6-12 Прерывистые зерновые составы А Б Пористые Высокопористые щебеночные Высокопористые песчаные 90-100 66-90 56-70 48-62 40-50 28-50 20-50 14-50 10-28 6-16 4-10 90-100 76-90 68-80 60-72 50-60 38-60 28-60 20-60 14-34 10-20 6-12 90-100 75-100 (90-100) 64-100 52-88 40-60 28-60 16-60 10-60 8-37 5-20 2-8 90-100 55-75 (90-100) 35-64 22-52 15-40 10-28 5-16 3-10 2-8 1-5 1-4 - - - - 70-100 64-100 41-100 25-85 17-72 10-45 4-10 Примечания: 1. В скобках указаны требования к зерновым составам минеральной части асфальтобетонных смесей при ограничении проектной документацией крупности применяемого щебня. 2. При приемосдаточных испытаниях допускается определять зерновые составы смесей по контрольным ситам в соответствии с показателями, выделенными полужирным шрифтом. И 69 Таблица 3.5 Зерновой состав минеральной части асфальтобетонных смесей С Вид и тип смесей и асфальтобетонов Горячие: - высокоплотные Б В Г Д А Б Холодные типов: Бх Вх Гх и Дх 20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071 90-100 70-100 (90-100) 56-100 (90-100) 30-50 24-50 18-50 13-50 12-50 11-28 10-16 АД иб - плотные типов: А Размер зерен, мм, мельче Непрерывные зерновые составы 90-100 90-100 - 75-100 (90-100) 80-100 85-100 - 62-100 (90-100) 70-100 75-100 100 100 90-100 90-100 75-100 80-100 62-100 70-100 40-50 50-60 28-50 38-60 20-50 28-60 90-100 90-100 - 85-100 85-100 - 70-100 75-100 100 50-60 60-70 70-100 33-46 48-60 62-82 21-38 38-50 40-68 90-100 28-38 14-20 10-16 6-12 4-10 38-48 28-37 50-60 20-28 48-60 37-50 60-70 28-40 56-82 42-65 70-100 30-50 60-93 42-85 70-100 30-75 Прерывистые зерновые составы 14-22 20-30 20-36 20-55 10-16 13-20 15-25 15-33 6-12 8-14 8-16 10-16 14-50 20-60 10-28 14-34 6-16 10-20 4-10 6-12 15-30 30-40 25-55 10-22 23-32 18-43 9-16 17-24 14-30 8-12 12-17 12-20 40-50 20-28 70 И Примечания: 1. В скобках указаны требования к зерновым составам минеральной части асфальтобетонных смесей при ограничении проектной документацией крупности применяемого щебня. 2. При приемосдаточных испытаниях допускается определять зерновые составы смесей по контрольным ситам соответствии с показателями, выделенными полужирным шрифтом. Графически зерновой состав представлен на рис.3.13 Кривые сбега 100 Полные проходы, % 0,9 Подобранный состав асфальтобетонной смеси 0,6 50 С 20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071 И АД иб Размеры сит, мм Рис. 3.13. Зерновой состав асфальтобетонных смесей Физико-механические показатели асфальтобетонов должны соответствовать ГОСТ 9128–13: [17]. 50 Rсж : 0,9–1,6 для I марки; 0,8–1,5 для II марки; 0,8–1,2 для III марки; 20 Rсж : 2,5 для I марки; 2,2 для II марки; 2,0 для III марки; Rсж : не более 9–13 для I марки; не более 10–13 для II марки; не более 10–13 для III марки. Водостойкость: для плотных асфальтобетонов не менее 0,85–0,95 для I марки; 0,8–0,85 для II марки; 0,7–0,75 для III марки. Трещиностойкость асфальтобетона характеризуется прочностью на растяжение при 0 °С в зависимости от марок не менее 3–4 МПа и не более 5,5–6,5 МПа. Чем больше прочность асфальтобетона при сжатии Rсж, тем материал менее трещиностоек. Поэтому необходимо стремиться к увеличению прочности асфальтобетона при растяжении. Чем больше модуль упругости Еу, тем больше величина температурных напряжений и тем менее трещиностоек асфальтобетон. Таким образом, чем больше показатель R/E асфальтобетона, тем выше его трещиностойкость. Показателем сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий является прочность асфальтобетонных образцов при одноосном сжатии при температуре 50 ºС. В зависимости от дорожно-климатических зон эта прочность должна быть 0,8–1,6 МПа. 71 С Требования к материалам Щебень и гравий. Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют щебень из плотных горных пород, который по зерновому составу, прочности и содержанию пыли и глины должен соответствовать требованиям ГОСТ 8267 [26] и ГОСТ 3444 [27]. Для приготовления смесей и асфальтобетонов применяют щебень фракций от 5 до 10 мм, 10–20 мм, 15–20 мм, 20–40 мм. Содержание лещадных фракций допускается не более 15–35% в зависимости от типа смеси (А, Б, В). Прочность щебня должна быть 600–1200 МПа (бóльшие значения – для I марки, меньшие – для II и III марок асфальтобетона). По истиранию в полочном барабане щебень и гравий должны соответствовать марке И-1 для I марки, И-2 и И-3 – для II марки, И-3 и И-4 – для III марки асфальтобетона. Меньшее значение истираемости – для смесей с большим содержанием щебня. Допускается применение щебня из шлаков черной и цветной металлургии с содержанием пыли и глины не более 3%, в том числе глины не более 0,5%. Пески. Применяют пески природные, отвечающие требованиям ГОСТ 8736 [28]. Марка по прочности песков должна быть 400–1000. Бóльшие значения 600–1000 –для марки I, меньшие для II марки –400–800 и для III марки – 400–600. Содержание глинистых частиц в песке должно быть менее 0,5% для I и II марок и не более 1% для III марки. Для асфальтобетонных смесей пригоден песок с Мкр>2, т.е. среднезернистые или крупнозернистые пески. Применение мелкозернистых песков должно быть обосновано специально проведенными исследованиями или ранее выполненными рекомендациями. Минеральный порошок. Для приготовления асфальтобетонных смесей используют минеральные порошки, отвечающие требованиям ГОСТ Р 52.129–2003 [29]. Допускается применять для пористого и высокопористого асфальтобетонов отходы промышленности – молотые металлургические шлаки, золы-уноса ТЭЦ, пыль цементных заводов. При этом частиц менее 0,071 мм должно быть более 60%, пористость – 40–45%, содержание СаO+MgO – не более 3%, содержание водорастворимых соединений – не более 6%. Лучше для минерального порошка использовать тонкомолотые известняки и доломиты. Битумы. Для приготовления асфальтобетонных смесей необходимо применять битумы, удовлетворяющие ГОСТ 22245 [24] – вязкие битумы и ГОСТ 11955 [25] – жидкие битумы, а также модифицированные, полимерно-битумные вяжущие и другие битумы и битумные вяжущие с улучшенными свойствами. Для приготовления щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей применяются полимербитумное вяжущее ГОСТ Р 52056–2013 [30]. Рекомендуемую марку битума для приготовле- И АД иб 72 АД иб С ния асфальтобетонных смесей при устройстве верхних слоев покрытий автомобильных дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов назначают в зависимости от дорожно-климатической зоны, видов и марок асфальтобетонов. Ориентировочное содержание битума в смесях представлено в табл. 3.10. Контроль качества. При входном контроле устанавливают соответствие качества исходных материалов (щебня, песка, минерального порошка и битума) в каждой поступающей на АБЗ партии действующим стандартам. Операционный контроль осуществляют не реже 1 раза в 10 смен с определением следующих показателей: зерновой состав щебня (гравия), песка и минерального порошка. Содержание пылеватых и глинистых частиц в щебне и песке не должно превышать 3%. При контроле качества битума отбирают пробы из каждого рабочего котла и битумоплавильных установок один раз в смену. Проверяют температуру нагрева битума через каждые 3–4 часа в котлах и битумоплавильнях. В процессе приготовления асфальтобетонной смеси контролируют соблюдение установленного времени перемешивания для каждого вида смеси и температуру смеси на выходе из смесителя. При автоматизированных асфальтосмесителях контроль температуры и времени перемешивания осуществляется автоматически. При приемочном контроле готовой смеси в лаборатории контролируют: температуру готовой смеси, зерновой состав, содержание битума, водонасыщение, набухание, пределы прочности при сжатии при температурах 20 и 50 ºС, коэффициент водостойкости и др. Температура асфальтобетонной смеси в зависимости от применяемого битума должна соответствовать значениям, приведенным в табл. 3.6. Таблица 3.6 Температура асфальтобетонной смеси при отгрузке потребителю Горячая Холодная И Вид смеси Температура смеси, %, в зависимости от вязкости битума Условная вязкость по вискозиметру с Глубина проникания иглы при 25 ºС, 0,1 мм отверстием 5 мм при 60 ºС, с 40–60 61–90 91–130 131–200 201–300 70–130 121–200 От 150 От 145 От 140 От 130 От 120 От 110 до 160 до 155 до 150 до 140 до 130 до 120 От 80 От 100 до 100 до 120 73 Показатели физико-механических свойств должны соответствовать требованиям, предъявляемым ГОСТ 9128–13 к данному виду, типу и марке асфальтобетонной смеси и асфальтобетона (табл. 3.7) [17]. Таблица 3.7 Физико-механические свойства асфальтобетонной смеси и асфальтобетона Показатель С 1 Предел прочности при сжатии при температуре 50 ºС, МПа, не менее, для асфальтобетонов: - высокоплотных - плотных типов: А Б В Г Д Предел прочности при сжатии при температуре 20 ºС для асфальтобетонов всех типов, МПа, не менее Предел прочности при сжатии при температуре 0 ºС для асфальтобетонов всех типов, МПа, не более Водостойкость, не менее: - плотных асфальтобетонов - высокоплотных асфальтобетонов - плотных асфальтобетонов при длительном водонасыщении - высокоплотных асфальтобетонов при длительном водонасыщении Сдвигоустойчивость по: - коэффициенту внутреннего трения, не менее, для асфальтобетонов типов: высокоплотных А Б В Г Марки асфальтобетонов II III Дорожно-климатические зоны II,III IV,V I II,III IV,V I II,III IV,V 3 4 5 6 7 8 9 10 I I 2 1,1 1,2 - - - - - - 0,9 1,0 1,1 - 1,0 1,2 1,3 - 1,1 1,3 1,6 - 0,8 0,9 1,1 1,0 1,1 0,9 1,0 1,2 1,2 1,3 1,0 1,2 1,3 1,4 1,5 0,8 1,0 0,9 1,0 0,9 1,1 1,0 1,1 1,1 1,2 1,1 1,2 2,5 2,5 2,5 2,2 2,2 2,2 2,0 2,0 2,0 9,0 11,0 13,0 10,0 12,0 13,0 10,0 12,0 13,0 0,95 0,90 0,85 0,90 0,85 0,80 0,85 0,75 0,70 0,95 0,95 0,90 0,90 0,85 0,75 0,95 0,90 0,85 - - - 0,88 0,86 0,80 0,78 0,91 0,89 0,83 0,82 0,86 0,80 0,74 0,78 0,87 0,81 0,76 0,80 0,89 0,83 0,78 0,82 И АД иб 1,0 0,89 0,87 0,81 0,80 74 - - 0,85 0,75 - 0,70 - - 0,75 0,65 - - 0,79 0,80 0,73 0,75 0,76 0,78 - 0,60 - 0,81 0,77 0,80 Окончание табл. 3.7 7 8 9 10 0,70 0,62 0,64 0,66 С 1 2 3 4 5 6 Д 0,64 0,65 -сцеплению при сдвиге при температуре 50 ºС, МПа, не менее, для асфальтобетонов типов: высокоплотных 0,25 0,27 0,30 А 0,23 0,25 0,26 0,22 0,24 0,25 Б 0,32 0,37 0,38 0,31 0,35 0,36 0,29 0,34 0,36 В 0,37 0,42 0,44 0,36 0,40 0,42 Г 0,34 0,37 0,38 0,33 0,36 0,37 0,32 0,35 0,36 Д 0,47 0,54 0,55 0,45 0,48 0,50 Трещиностьйкость по пределу прочности на растяжение при расколе при температуре 0 ºС и скорости деформирования 50 мм/мин для асфальтобетонов всех типов, МПа: - не менее 3,0 3,5 4,0 2,5 3,0 3,5 2,0 2,5 3,0 - не более 5,5 6,0 6,5 6,0 6,5 7,0 6,5 7,0 7,5 Примечания: 1. Для крупнозернистых асфальтобетонов показатели сдвигоустойчивости и трещиностойкости не нормируются. 2. Показатели физико-механических свойств асфальтобетонов, применяемых в конкретных условиях эксплуатации, могут уточняться в проектной документации на строительство. И АД иб Показатели физико-механических свойств щебеночно-мастичных асфальтобетонов должны соответствовать требованиям ГОСТ 31015–2002 [30]. Водонасыщение высокоплотных и плотных асфальтобетонов из горячих смесей должно соответствовать указанному в табл. 3.8. Таблица 3.8 Водонасыщение высокоплотных и плотных асфальтобетонов Вид и тип асфальтобетонов Образцы, отформованные для смеси От 1,0 (0,5) до 2,5 Вырубки и керны готового покрытия, не более 3,0 Высокоплотный Плотные типов: А От 2,0 (1,5) до 5,0 5,0 Б, В и Г От 1,5 (1,0) до 4,0 4,5 Д От 1,0 (0,5) до 4,0 4,0 Примечания: 1. В скобках приведены значения водонасыщения для образцов из пере формованных вырубок и кернов. 2. Показатели водонасыщения асфальтобетонов, применяемых в конкретных дорожно-климатических условиях, могут уточняться в проектной документации на строительство. 75 С Пористость минеральной части асфальтобетонов из горячих смесей должна быть, %: - высокоплотных . . . . . . . . . . . не более 16; - плотных типов: А и Б . . . . . . . . . . . . . . . . . . от 14 до 19; В, Г и Д . . . . . . . . . . . . . . . . не более 22; - пористых . . . . . . . . . . . . . . . . . не более 23; - выокопористых щебеночных не менее 19; - выокопористых песчаных . . . не более 28; Показатели физико-механических свойств пористых и высокопористых асфальтобетонов из горячих смесей должны соответствовать значениям, указанным в табл. 3.9. Таблица 3.9 Физико-механические свойства пористых высокопористых асфальтобетонов Марки И АД иб Показатель Предел прочности при сжатии при температуре 50 ºС, МПа, не менее Водостойкость, не менее Водостойкость при длительном водонасыщении, не менее Водонасыщение, % по объему, для: - пористых - выокопористых I II 0,7 0,5 0,7 0,6 0,6 0,5 Св. 4,0 до 10,0 Св. 10,0 до 18,0 Св. 4,0 до 10,0 Св. 10,0 до 18,0 Примечания: 1. Для крупнозернистых асфальтобетонов значение предела прочности при сжатии при температуре 50 ºС и показатели водостойкости не нормируются. 2. Для вырубок и кернов нижние пределы водонасыщения не нормируются. Периодический контроль производят не реже 1 раза в 6 месяцев и при изменении исходных материалов. Особенности подбора составов. Состав асфальтобетонной смеси подбирается по заданию в соответствии с проектом производства работ и техническим проектом. В задании указываются тип смеси, его марка, крупность, в каком конструктивном слое и в какой ДКЗ он будет использоваться. Подбор смеси осуществляют в лаборатории, подбирают грансостав минеральной части, количество битума (назначается от 4 до 9%), в зависимости от вида, плотности смеси и типа асфальтобетона (табл. 3.10). 76 Таблица 3.10 Ориентировочное содержание битума в смесях С Вид смеси Содержание битума, % по массе 1. Горячие: - высокоплотные 4,0-6,0 - плотные типов: А 4,5-6,0 Б 5,0-6,5 В 6,0-7,0 Ги Д 6,0-9,0 - пористые 3,5-5,5 - высокопористые щебеночные 2,5-4,5 - высокопористые песчаные 4,0-6,0 2. Холодные типов: Бх 3,5-5,5 Вх 4,0-6,0 Гх и Дх 4,5-6,5 - высокопористые щебеночные 2,5-4,0 И АД иб Свойства смесей лабораторного и заводского приготовления зачастую различны, поэтому при приготовлении асфальтобетонных смесей учитывают отличия между ними с целью получения смесей высокого качества. По зерновому составу имеются отклонения по АБЗ от средних значений по проценту частиц, проходящих через каждое сито. В лабораторных условиях все составляющие минеральной части рассеиваются по ситам, а затем перемешиваются, поэтому в лаборатории смесь имеет более точный зерновой состав, чем заводской. В лаборатории при подборе составов используют сухой заполнитель. На АБЗ в сушильном барабане влажность щебня и песка можно снизить примерно до 0,1% по массе, но иногда она достигает 0,5% и более. В лаборатории материал разогревают более равномерно, на АБЗ в зависимости от применяемых обеспыливающих установок все пылевидные частицы улавливаются или частично улавливаются, поэтому и по содержанию минерального порошка будет разница между лабораторным составом и заводским. Таким образом, тип и оборудование, используемые на АБЗ, значительно влияют на качество приготовляемой асфальтобетонной смеси. В процессе приготовления и применения асфальтобетонных смесей происходит старение битума, интенсивность которого зависит от температуры нагрева каменных материалов и битума, продолжительности перемешивания, толщины битумной пленки на поверхности каменных материалов и температурного режима асфальтобетонной смеси до конца её уплотнения. В лабораторных условиях смесь перемешивается за несколько минут, в заводских – 30–180 с, в течение 2–3 ч осуществляют изготовление 77 С образцов из смеси, которые после этого остывают в комнатных условиях; на АБЗ асфальтобетонная смесь может в течение нескольких часов находиться в термосах бункеров накопителей, после чего транспортируется на дорогу, где ещё в течение 2–3 часов укладывается и уплотняется. Таким образом, время нахождения смеси в лабораторных условиях и в заводских условиях значительно различается, что существенно отражается на старении битума и искажает данные, полученные в лаборатории и в покрытии. Время на уплотнение на дороге и в лаборатории несравнимо (несколько часов и 3 минуты). За это время происходит остывание смеси, тогда как в лаборатории при формовании образцов температура постоянна. Таким образом, состав смеси, подобранный в лаборатории, следует рассматривать в качестве необходимого для первоочередного определения содержания битума. Этот состав следует корректировать с учетом реальных условий приготовления, хранения, транспортирования, укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей. И АД иб Контрольные вопросы и задания 1. Что такое «асфальтобетонный завод»? 2. Какова классификация асфальтобетонных заводов? 3. Представить технологическую схему приготовления асфальтобетонных смесей в асфальтосмесительной установке циклического действия башенного типа. 4. Представить технологическую схему приготовления асфальтобетонных смесей в асфальтосмесительной установке непрерывного действия партерного типа. 5. Каковы преимущества и недостатки смесительных установок башенного и партерного типов? 6. Какова точность дозирования всех составляющих асфальтобетонной смеси по весу? 7. Какое максимальное отклонение по температуре нагрева щебня и песка в сушильном барабане? 8. Какова должна быть температура асфальтобетонной смеси на выходе из смесителя для горячих асфальтобетонных смесей? 9. Какое должно быть время перемешивания асфальтобетонных смесей и от чего оно зависит? 10. От чего зависит время транспортировки горячих асфальтобетонных смесей от АБЗ до дороги? 11. Какова температура приготовления холодных асфальтобетонных смесей? 12. Для каких целей используется пар на АБЗ? 13. Для каких целей используется сжатый воздух на АБЗ? 14. Какова должна быть температура нагрева битума для горячих асфальтобетонных смесей? 15. Какие основные принципы заложены при проектировании генеральных планов АБЗ? 16. Какие основные цеха на АБЗ? 17. На какие зоны делят площадь производственного предприятия? 18. Какие виды транспорта на асфальтобетонных заводах вы знаете? 78 4. ЦЕМЕНТОБЕТОННЫЕ ЗАВОДЫ 4.1. Назначение и классификация цементобетонных заводов С Цементобетонным заводом (ЦБЗ) называется смонтированный комплекс технологического и вспомогательного оборудования, обеспечивающий выполнение ряда операций по приготовлению цементобетонной смеси, а именно: приём компонентов смеси, их складирование, подача к дозировочным устройствам, дозирование, подача в смесители, смешивание и выдача готовой смеси. Небольшие по производительности ЦБЗ иногда называют бетонным узлом. Бетоносмесительной установкой называют комплекс оборудования ЦБЗ, осуществляющий собственно операции дозирования, смешения и выдачи готовой смеси. Комплекс взаимно связанных между собой установок, включающих подготовку исходного сырья, его складирование, транспортирование бетонной смеси, называют бетонным хозяйством. При строительстве автомобильных дорог с цементобетонным покрытием различают два типа бетонных заводов: прирельсовые и притрассовые. По сроку действия на одном месте и по характеру оборудования ЦБЗ бывают стационарные, полустационарные и передвижные. По характеру эксплуатации бетонные заводы можно различать на три типа: центральные заводы товарного бетона; приобъектные (построечные); бетонные заводы, используемые для приготовления смеси на предприятиях железобетонных изделий. Центральные заводы выдают готовую смесь в виде товарного бетона в транспортные средства потребителя. Важнейшим требованием, предъявляемым к этим заводам, является наличие нескольких смесителей, настроенных на изготовление различных видов товарного бетона, или возможность быстрой настройки дозаторов на выпуск на одном смесителе разных смесей [32]. Приобъектные заводы обычно выдают смесь стабильного состава и свойств для конкретного потребителя (строящаяся дорога, мост и пр.). Бетонные заводы, расположенные на предприятиях ЖБИ, являются составной частью технологической линии по приготовлению изделий, и требования к этим заводам определяются номенклатурой изделий, выпускаемых заводом ЖБИ. По степени готовности выпускаемого полуфабриката ЦБЗ могут подразделяться на выпускающие готовую для использования цементобетонную смесь или отдозированную сухую смесь, перемешиваемую затем в пути автобетоносмесителями или на месте укладки передвижными смеси- И АД иб 79 АД иб С телями. Если завод обслуживает несколько объектов, удаленных на различные расстояния, то целесообразно наладить на заводе выпуск и того и другого полуфабриката. По производительности дорожные ЦБЗ (несколько условно) можно разделить на сверхмощные (до 700 м3/ч и более), большие (120–240 м3/ч), средние (60–80 м3/ч) и малые (до 30 м3/ч). Технологический процесс на ЦБЗ, как правило, включает следующие основные операции: выгрузка из транспортных средств и хранение материалов; подготовка исходных материалов (каменных и ПАД); транспортировка их к смесителю; дозирование и перемешивание компонентов смеси; выдача продукции потребителю. Прирельсовые ЦБЗ устраивают у железной дороги. В соответствии с технологическим процессом на ЦБЗ имеются следующие цехи: складской, транспортный, смесительный. Складской цех состоит из приемных устройств для разгрузки железнодорожных вагонов и укладки каменных материалов в штабеля, машины и устройства для погрузки каменных материалов из штабеля в расходные бункера смесительных установок. Склады цемента, как правило, силосные, состоят из приемных устройств, разгрузчиков вагонов, оборудования для транспортирования цемента пневмотранспортом и расходных бункеров. Бетоносмесительные установки включают бункеры для каменных материалов, емкости для цемента, резервуары для воды и поверхностноактивных добавок, оборудование для дозирования и приготовления бетонной смеси и бункеры для выдачи готовой продукции. Кроме этого, на территории ЦБЗ могут размещаться энергетический цех, контора, склад ГСМ, РММ, медпункт, бытовые помещения и пр. Притрассовые ЦБЗ базируются вблизи от строящейся автомобильной дороги с радиусом действия до 15 км и предназначены для использования не более одного года на одном месте. Притрассовые заводы состоят из складских помещений, смесительного отделения, передвижных электростанций, компрессорных установок и др. И 4.2. Приготовление цементобетонной смеси Этот процесс на ЦБЗ является основным, обеспечивающим выход готовой продукции. Он слагается из следующих операций: сортировка каменных материалов на фракции; дозирование каменных материалов и цемента; перемешивание каменных материалов с цементом, водой и химическими или иными добавками. Все эти операции выполняются в смесительном цехе. 80 С Смесительные установки по ряду параметров классифицируются следующим образом:  По временным особенностям приготовления смесители бывают циклического и непрерывного действия.  По способу перемешивания смеси: свободного перемешивания, принудительного, вибрационного. В зависимости от компоновки оборудования установки делятся на башенного и партерного типов (по аналогии с АБЗ). В плане бетоносмесители могут компоноваться по линейной и гнездовой схемам. При гнездовой установке несколько смесителей располагают вокруг общей оси и один комплект расходных бункеров и дозаторов может обслуживать несколько смесителей. При линейной схеме число бункеров и дозаторов увеличивается до числа смесителей. Технологическая схема приготовления смеси на установках непрерывного действия представлена на рис. 4.1, технологическая схема приготовления цементобетонной смеси в установке циклического действия – на рис. 4.2. И АД иб 7 1 6 2 5 8 4 3 Рис. 4.1. Схема технологического процесса приготовления смеси на установках непрерывного действия: 1 – склады каменных материалов; 2 – расходные бункеры; 3 – маятниковые ленточные дозаторы; 4 – собирающий конвейер; 5 – наклонный транспортер (галерея); 6 – емкость и дозатор воды; 7 – емкость и дозатор цемента; 8 – мешалка непрерывного действия Прогрессивным решением при любой компоновке является использование готовых конструкций и блоков, позволяющих легко монтировать и демонтировать ЦБЗ. Примером блочного цементобетонного заводаавтомата служит завод БМБЗ-60 производительностью 60 м3/ч (завод монтируется в течение четырех дней). 81 3 4 5 9 2 6 8 1 7 10 С 11 2 И АД иб Рис. 4.2. Схема технологического процесса приготовления цементобетонной смеси в установке циклического действия: 1 – склады каменных материалов; 2 – конвейер (подземная и наклонная галереи); 3 – поворотная разделительная воронка; 4 – подача цемента; 5 – бункер для материалов; 6 – дозаторы; 7 – подача и дозирование воды; 8 – приемное и распределительное устройство; 9 – подача и дозирование химических добавок; 10 – мешалка циклического действия; 11 – бункер-накопитель Качество приготовленных цементобетонных смесей должно соответствовать требованиям ГОСТ 8424–72 [33]. 4.3. Технологические процессы приготовления цементобетонной смеси Основной технологической операцией при приготовлении цементобетонной смеси является перемешивание компонентов. Эффективность перемешивания зависит от вида бетонной смеси, её подвижности, последовательности подачи компонентов при перемешивании, продолжительности перемешивания, типа смесителя. Для перемешивания применяют три способа перемешивания: свободное, принудительное и вибрационное. Гравитационные бетоносмесители представляют собой барабан, вращающийся относительно горизонтальной или наклонной оси с закрепленными на его поверхности лопастями. У этих смесителей процесс смесеобразования происходит в результате столкновения потоков компонентов, свободно падающих с лопастей под действием силы тяжести. Гравитационные смесители относительно просты по конструкции, надежны в эксплуатации и долговечны. Рациональной областью их применения является приготовление подвижной крупнозернистой смеси, ис- 82 С пользуемой в монолитных конструкциях. Основной недостаток гравитационных смесителей заключается в малой эффективности при приготовлении наиболее экономичных по расходу цемента малоподвижных жестких смесей, которые налипают на лопасти и плохо выгружаются. Кроме того, у гравитационных смесителей имеются и ограничения возможности увеличения производительности путем интенсификации процессов перемешивания. Бетоносмесители установки непрерывного действия с принудительным перемешиванием получили за последнее время наибольшее распространение. В отличие от гравитационных смесителей у этих механизмов потоки смешиваемой массы создаются движущимися внутри смесителей лопастями. Принудительные смесители являются более универсальными и пригодны для приготовления любых смесей. Ещё далеко не исчерпаны резервы повышения производительности этих смесителей за счет улучшения технических параметров. К преимуществам бетоносмесителей принудительного действия можно отнести: высокую производительность (вдвое больше, чем у гравитационных); возможность приготовления любой смеси с высокой однородностью консистенции; полную выгрузку смеси после замеса; меньший перепад высот между уровнем загрузки и разгрузки; безопасность обслуживания (т.к. вращающиеся части находятся внутри барабана). Недостатками этих смесителей являются: относительная сложность конструкции; более интенсивный износ рабочих органов; большая удельная мощность (примерно 0,01 кВт/л емкости смесителя, что в 3 раза больше, чем у гравитационных барабанов). При виброперемешивании смеси она подвергается комплексному воздействию перемешивающих органов и вибрации. Смесь под влиянием тиксотропных изменений переходит в разжиженное состояние, поэтому виброперемешивание даже очень жестких смесей обеспечивает их однородность. Вибрация осуществляется собственно барабаном или вибрирующими лопастями или вибраторами, помещенными в обычный смеситель. Виброперемешивание значительно повышает прочность цементобетона (при сжатии – на 20–25%, при изгибе – на 10–20%). Происходит это за счет более равномерного перемешивания смеси и процесса механоактивации заполнителей и цемента. При перемешивании возможны несколько вариантов последовательности введения компонентов смеси, но наилучший эффект достигается при следующей последовательности: вначале перемешивают щебень с частью воды, после предварительного их перемешивания подают цемент и затем оставшуюся часть воды и песка. Различные химические добавки вводят с водой. Продолжительность перемешивания можно сократить, если вначале перемешать всухую щебень, песок и цемент, а затем добавить воду. Одна- И АД иб 83 С ко все преимущества этого способа теряются из-за того, что в этом случае значительно увеличиваются затраты энергии на перемешивание сухой смеси и сильно изнашивается рабочее оборудование (особенно у смесителей принудительного действия). Качество бетонной смеси очень сильно зависит от продолжительности перемешивания и увеличивается с увеличением времени. Минимальное время перемешивания зависит в основном от емкости бетономешалки (при заданной подвижности смеси) и ориентировочно составляет (в летних условиях: до 250 л – 60 с; 425–500 л – 90 с; до 1200 л – 120 с; до 2400 л – 150 с). Бетоносмесительная установка непрерывного действия представлена на рис. 4.3. Современные бетоносмесители выпускаются следующих типоразмеров (по емкости готового замеса, л): 65 (СБ-116А, СБ-101, СБ-43); 165 (СБ-30, СБ-80); 330 (СБ-16); 375 (СБ-35); 500 (СБ-91, СБ-108); 800 (СБ-10В, СБ-62); 1200 (СБ-93); 2000 (СБ-103). И АД иб а в б Рис. 4.3. Бетоносмесительная установка непрерывного действия: а – технологическая схема работы бетоносмесительной установки; б – блок дозирования каменных материалов; в – смесительный блок: 1 – наклонный ленточный транспортер; 2 – горизонтальный сборный транспортер; 3 – дозатор непрерывного действия; 4 – бункеры для заполнителей; 5 – цементопровод; 6 – расходный бункер цемента; 7 – фильтр; 8 – дозатор цемента; 9 – резервуар для хранения воды; 10 – насос-дозатор; 11, 13 – трехходовые краны; 12 – рукав для отвода воды; 14 – двухвальный смеситель; 15 – накопительный бункер; 16 – поверочный дозатор; 17 – автомобиль-самосвал; 18 – нижняя двухрукавная течка; 19 – верхняя двухрукавная течка; 20 – челюстной затвор накопительного бункера 84 С Типовые бетоносмесительные установки для приготовления смесей имеют производительность: передвижные – 5 (СБ-61) и 16 (СБ-70-1) м3/ч; стационарные – 30 (СБ-37, СБ-75), 60 (СБ-78), 120 (СБ-109) и 240 (СБ-118) м3/ч. Технические характеристики бетоносмесительных установок непрерывного действия представлены в прил. 8[4]. При циклическом способе производства бетонной смеси 30–50% времени цикла затрачивается на вспомогательные операции, загрузку компонентов в смеситель и выгрузку готовой смеси. В смесителях непрерывного действия эти операции совмещены во времени и в основном благодаря этому повышается их производительность. Кроме того, при подаче материалов в смеситель непрерывного действия они расположены одним слоем (слоеный пирог), следовательно, затраты энергии и времени на их перемешивание вдвое меньше, чем в циклических смесителях. Однако, как уже упоминалось (по аналогии с АБЗ), непрерывные технологические процессы приготовления бетонной смеси особенно эффективны при укладке больших объемов бетонной смеси одного вида и марки. Часто менять рецептуру смеси весьма трудно, т.к. приходится перестраивать работу не только смесителя, но и всех дозаторов. Бетоносмесительные установки непрерывного действия выпускаются преимущественно партерного типа с линейным расположением расходных бункеров. Установки СБ-109 (рис. 4.4) состоят из отдельных блоков, смесительного отделения, дозирования каменных материалов, транспортеров каменных материалов, дозирования цемента и воды. И АД иб Рис. 4.4. Бетоносмесительные установки СБ-109 и СБ-118: 1 – питатели с ленточными транспортерами; 2 – блок дозирования каменных материалов; 3 – блок дозирования цемента; 4 – склад цемента; 5 – наклонный транспортер; 6 – смесительный блок; 7 – блок дозирования добавок; 8, 10 – съемные лестницы; 9 – рама бетоносмесителя; 11 – блок управления 85 В состав установки входит инвентарный склад цемента. Технические характеристики бетоносмесительных установок циклического действия представлены в прил. 9 [4], бетоносмесительные установки зарубежного производства – в прил. 10 [4]. 4.4. Проектирование генеральных планов ЦБЗ С Прирельсовые и притрассовые ЦБЗ проектируют с учетом действующих типовых процессов. На прирельсовом ЦБЗ целесообразно иметь два тупика: для заполнителей и цемента. На территории ЦБЗ, кроме основного технологического оборудования, размещаются: дозировочные отделения, компрессорная, механические мастерские, трансформаторные подстанции или передвижные электростанции, лаборатория, склады ГСМ, контора, бытовые помещения, столовая и т.д. Проектные решения ЦБЗ принимаются с учетом санитарногигиенических, противопожарных норм проектирования. Территория, на которой располагается прирельсовый ЦБЗ, должна быть огороженная забором, благоустроена, иметь подъездные пути; обеспечена водоемом, иметь озеленение, освещение. И АД иб Рис. 4.5. Прирельсовый ЦБЗ: 1 – склад каменных материалов; 2 – отделение подачи каменных материалов; 3 – отделение грохочения песка; 4 – бетоносмесительное отделение; 5 – подрельсовый бункер; 6 – компрессорная установка; 7 – склад цемента; 8 – хранилище пленкообразующих материалов; 9 – трансформаторная подстанция; 10 – отделение для приготовления водных растворов добавок; 11 – резервуары для запаса воды; 12 – склад нефтепродуктов; 13 – котельная; 14 – канализационные очистные сооружения; 15 – туалет; 16 – площадка для открытых ремонтных работ; 17 – материально-технический склад; 18 – артезианские скважины; 19 – ремонтномеханическая мастерская; 20 – столовая; 21 – контора с лабораторией; 22 – разгрузочная рампа; 23 – весовая; 24 – битумохранилище 86 С Прирельсовый ЦБЗ производительностью 240 м3/ч (рис. 4.5) включает склад каменных материалов вместимостью 70 тыс. м3; отделение подачи каменных материалов с их погрузкой и выдачей со склада в расходные бункеры фронтальными погрузчиками; склады песка; силосные склады цемента; битумохранилище; бетоносмесительное отделение на базе двух смесительных установок СБ-109; трансформаторную подстанцию; компрессорную установку; котельную; служебные и бытовые помещения; лабораторию; столовую; механические мастерские; туалеты; весовую. Техническая характеристика передвижных компрессорных станций приведена в прил. 11. В отличие от прирельсового, притрассовый ЦБЗ (рис. 4.6) располагает складами каменных материалов (щебня, песка), доставка которых осуществляется автотранспортом. И АД иб Рис. 4.6. Притрассовый ЦБЗ: 1 – склад каменных материалов; 2 – отделение подачи каменных материалов; 3 – бетоносмесительное отделение; 4 – компрессорная установка; 5 – склад цемента; 6 – отделение для приготовления водных растворов добавок; 7 – резервуары для запаса воды; 8 – трансформаторная подстанция; 9 – хранилище пленкообразующих материалов; 10 – навес для тарного хранения материалов; 11 – склад нефтепродуктов; 12 – котельная; 13 – ремонтно-механическая мастерская; 14 – площадка для открытых ремонтных работ; 15 – туалет; 16 – столовая; 17 – контора с лабораторией; 18 – бытовые помещения; 19 – весовая с автомобильными весами 87 С Высота штабеля щебня и песка назначается исходя из производительности смесителя и необходимых запасов каменных материалов. В расходные бункеры каменные материалы подаются одноковшовыми фронтальными погрузчиками. Хранение цемента производится в силосном складе цемента. Цемент транспортируют по трубопроводам сжатым воздухом от компрессорных установок. Для контроля качества исходных материалов и готовой цементобетонной смеси на ЦБЗ организуется лаборатория. При выборе площадки для ЦБЗ учитывают возможности снабжения водой. Лучше использовать воду от действующих систем водоснабжения, при их отсутствии источником воды служат реки, озера, артезианские скважины. И АД иб 4.5. Особенности приготовления смесей на ЦБЗ в холодный период года Осенью и зимой ЦБЗ могут выпускать два вида смесей: теплые, с предварительно подогретыми компонентами, укладываемые в конструкцию, и холодные, укладываемые без подогрева. При приготовлении смесей в зимний период к ним предъявляется ряд требований: физико-механические свойства таких смесей должны быть не ниже приготовленных в теплый период; смеси должны иметь повышенную скорость твердения и пониженную температуру замерзания, а также, по возможности, положительную температуру. Приготовление теплых смесей на ЦБЗ основано на следующем принципе: смесь должна иметь более высокую температуру, при которой еще сохраняется требуемый срок схватывания. Чем выше температура смеси, тем легче ее уложить и обеспечить нормальные условия твердения. Но при этом значительно сокращаются сроки ее схватывания, поэтому максимальную температуру смеси на выходе из мешалки принимают равной 25 °С при использовании глинозёмистого цемента. При этом способе обязательно подогревают щебень, песок и воду до температуры не более 60 °С (цемент не греют). Для ускорения твердения смеси и понижения температуры замерзания воды в нее вводят растворы с оптимальной добавкой хлористых солей (CaCl и NaCl). Норма расхода солей зависит от температуры воздуха и условий организации бетонирования. Кроме того, в смесь обязательно вводят пластифицирующие и воздухововлекающие добавки (пластифицирующая – ссб 0,2–0,4% от массы цемента; воздухововлекающая – 5–7% от массы цемента). Таким образом, при приготовлении на ЦБЗ теплых смесей в холодный период года к обычному технологическому процессу добавляется 88 С следующее: рыхление или оттаивание (если они смерзлись) каменных материалов, их подогрев, приготовление водных растворов хлористых солей. Приготовление холодных смесей на ЦБЗ основано на введении в смесь повышенной нормы хлористых солей, существенно понижающих температуру замерзания и ускоряющих твердение смеси, вследствие чего бетон приобретает до замерзания не менее 50% проектной прочности. В смесь также вводятся пластифицирующие и воздухововлекающие добавки. Материалы для приготовления смеси в этом случае не подогревают (если температура воздуха не ниже –10 °С). Норма расхода хлористых солей зависит от температуры воздуха, при этом существует следующая примерная закономерность: сумма добавок CaCl + NaCl примерно (в % от массы цемента) равна температуре наружного воздуха. При этом суммарное количество добавок не должно превышать 10%, в противном случае значительно ухудшаются механические свойства бетона и происходит сильная коррозия арматуры. Растворы на ЦБЗ приготавливают в специальных емкостях отдельно один от другого и затем смешивают в заданных соотношениях, при этом концентрацию раствора обычно доводят до предельной. Для достижения равномерности перемешивания смеси вначале в течение 1,5–2,0 мин перемешивают щебень с песком и солевым раствором, затем подают цемент и воду. Общая продолжительность перемешивания холодной смеси увеличивается до 5 мин. Для работы ЦБЗ в холодный период года предусматривается ряд мероприятий: готовят оборудование для солевого раствора, для подогрева или оттаивания каменных материалов; утепляют бетоносмесительные установки, водопровод, паропроводы и пр .При этом обязательно будет некоторое удорожание бетона при его выпуске в зимних условиях и возможно снижение проектной производительности ЦБЗ, но, как правило, зимнее удорожание с лихвой окупается результатами строительства дорожных конструкций в зимний период – продлением строительного сезона. И АД иб Контрольные вопросы и задания 1. Что называется цементобетонным заводом? 2. Что называется бетоносмесительной установкой? 3. Что называют бетонным хозяйством? 4. Как классифицируются цементобетонные заводы? 5. Какие цеха должны быть на ЦБЗ? 6. Какие технологические схемы приготовления цементобетонной смеси вы знаете? 7. Дайте схему прирельсового ЦБЗ. 8. Дайте схему притрассового ЦБЗ. 9. Каковы основные принципы проектирования генерального плана ЦБЗ? 10. Каковы особенности приготовления цементобетонных смесей в холодный период года? 89 5. СКЛАДСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 5.1. Организация материально-технического снабжения производственных предприятий дорожно-строительными материалами С Под материально-техническим снабжением понимается обеспечение производственных предприятий материалами, изделиями и оборудованием. Материально-техническое снабжение не создает новую продукцию, но посредством организованной закупки, распределения, реализации и поставки обеспечивает использование уже созданных орудий и предметов труда для применения их в дорожном хозяйстве. Основными материалами, используемыми на производственных предприятиях дорожного строительства, служат песок, щебень, цемент, битум, металл и другие материалы, обеспечивающие выпуск продукции предприятия (например, асфальтобетонные и цементобетонные смеси), а также вспомогательные материалы (запасные части к оборудованию, ГСМ, спецодежда и т.д.). В дорожном строительстве и других строительных организациях функции материально-технического снабжения выполняют управления производственно-технической комплектации (УПТК), которые осуществляют снабжение дорожных организаций (строительных управлений – СУ, дорожно-строительных управлений – ДРСУ и др.) битумом, цементом, песком, щебнем и другими дорожно-строительными материалами. В состав организации работ по снабжению дорожно-строительных организаций и их производственных предприятий входят: - уточнение потребности в необходимых для производства продукции материально-технических ресурсах; - установление хозяйственных связей с соответствующими организациями и предприятиями по поставке материальных ресурсов и оформлению заказов или договоров, желательно долгосрочных (на ряд лет вперед); - нормирование производственных запасов; - организация складского хозяйства; - организация внешнего и внутреннего транспорта предприятия; - приемка и выдача материалов; - контроль за обеспечением необходимыми материально-техническими ресурсами; - экономное расходование материалов. Планомерная работа производственного предприятия предполагает наличие необходимых производственных запасов материальнотехнических ресурсов и бесперебойного и равномерного обеспечения текущей потребности. И АД иб 90 Потребность в материальных ресурсах для выполнения производственной программы предприятия QiП для отдельного вида продукции определяют по формуле QiП  H tуд  П i , (5.1) С где H tуд – удельная норма расхода данного материала на единицу данной продукции; Пi – программа выпуска данного вида продукции. Общую потребность в материалах Q по каждому виду продукции на плановый период, включая эксплуатационные нужды и запасы продукции, определяют по формуле (5.2) Q   QiП  Q Э  Q З , И АД иб где П – количество видов выпускаемой предприятием продукции (например, для ЗЖБИ бордюры 2–3 типов, плиты тротуарные, плиты дорожные, элементы железобетонных водопропускных труб и т.п.); QЭ – потребность в материалах на эксплуатационные нужды; QЗ – потребное количество материалов для создания запаса на конец планируемого года. К материальным ресурсам, используемым производственными предприятиями дорожного строительства, относятся: материалы, полуфабрикаты, конструкции и детали, топливо, запасные части, оборудование, малоценные предметы и прочие материалы. Сырье, продукция промышленности, полуфабрикаты, конструкции и детали, входящие в состав продукции производственных предприятий, относятся к основным материалам. Топливо, запасные части, смазочные и обтирочные материалы, канцелярские, чертежные и другие хозяйственные материалы относятся к вспомогательным материалам. К оборудованию относят все технологическое, подъемнотранспортное оборудование, обеспечивающее производственную деятельность предприятия. 5.2. Нормирование расхода материалов Экономия материалов и топливно-энергетических ресурсов, снижение их расхода на единицу продукции производственных предприятий и на конечную продукцию – автомобильную дорогу – являются одним из ключевых направлений интенсификации дорожно-строительного производства. Важными факторами, позволяющими реализовать это направление, являются нормы и нормативы расхода материальных ресурсов. Научно обоснованные прогрессивные нормы, отражающие достижения техники, организации и управления производством, составляют фундамент для сбалан- 91 С сированности планов дорожных организаций, а соблюдение норм создает одну из гарантий их выполнения. Под нормой расхода материалов понимают максимально допустимое количество материалов, необходимое для изготовления единицы доброкачественной продукции в нормальных организационно-технических условиях при эффективном использовании средств производства и рациональном расходовании материалов. При планировании материально-технического снабжения в дорожном строительстве используют нормы расхода материалов, составленные на единой расчетной основе, но отличающиеся степенью укрупнения: а) укрупненные нормы расхода материалов на 1 млн руб. сметной стоимости строительно-монтажных работ; б) сметные нормы; в) производственные нормы расхода материалов. Для планирования материально-технического снабжения производственных предприятий используют производственные нормы. Производственные нормы определяют количество материалов, необходимое для изготовления единицы доброкачественной продукции с учетом трудно устранимых потерь и отходов в процессе производства продукции (прилипание битума к стенкам тары, выгорание части его при нагреве), а также при транспортировании материалов к месту переработки (распыление цемента, минерального порошка). Производственные нормы предназначены для оперативно-производственного планирования, определения себестоимости единицы продукции и служат основанием при составлении заявок, проверки правильности списания израсходованных материалов. Эти нормы проектируются отраслевыми нормативно-исследовательскими станциями или непосредственно центральными лабораториями трестов, автодоров и других дорожностроительных организаций. Нормы должны учитывать фактически сложившиеся условия производственной деятельности данной дорожной организации и ежегодно уточняться с учетом совершенствования технологии производства, повышения уровня технической оснащенности, качества исходных материалов и повышения квалификации работающих. Технически обоснованные нормы, к числу которых относят и производственные нормы, подразделяют на чистую норму расхода материалов, трудноустранимые отходы и на норму трудноустранимых потерь. Чистая норма расхода – это количество материалов, которое необходимо для изготовления единицы доброкачественной продукции при данной технологии и качестве исходных материалов без учета отходов и потерь. В процессе переработки материалов некоторая их часть теряет свои свойства, изменяет геометрические размеры и т.п., становясь непригодной И АД иб 92 С для изготовления продукции, и образует отходы (некондиционные фракции щебня, схватившаяся цементобетонная или остывшая асфальтобетонная смеси и т.п.). Отходы образуются: 1) при несоблюдении требований ГОСТов, СНиПа и др. нормативов; 2) при нарушении технологического процесса; 3) при нерациональной дозировке, раскрое, распиловке материала; 4) из-за нарушений правил транспортировки, приемки и хранения материалов. Отходы подразделяют на устранимые, которых может и не быть при соблюдении всех нормативных требований, и трудноустранимые. Трудноустранимые отходы – такие, которые возникают в результате технологической обработки даже при соблюдении требований норм, например, при дроблении камня на щебень – пыль, отсев; опилки, стружки при обработке древесины и т.п. Хотя избежать их нельзя, они могут быть использованы в той или иной степени для приготовления других строительных изделий. Под потерями подразумевается часть строительных материалов, которая не может быть использована для приготовления качественной продукции, например, схватившийся цемент, прилипший к стенкам тары битум и т.п. Потери, так же как и отходы, подразделяют на устранимые и трудноустранимые. Данные по потерям дорожно-строительных материалов, установленные СоюздорНИИ на объектах дорожной отрасли, приведены в табл. 5.1 [4]. Одной из важнейших задач в настоящее время является повышение эффективности использования материальных ресурсов за счет всемерного снижения материалоемкости продукции, совершенствования технологических процессов, уменьшения удельных расходов сырья и материалов, более комплексной их переработки. Нерациональное использование материалов приводит к необеспеченности ими предприятий дорожной отрасли. Экономия материалов в производстве является как бы источником дополнительного снабжения и создает возможность перевыполнения плана выпуска продукции. Анализ экономики и перерасхода материалов на предприятии должен установить прогрессивность и динамику норм расхода, отклонения фактического расхода от норм, рациональность использования и величину потерь материалов. Для правильности оценки при анализе необходимо охватить ряд периодов деятельности предприятия, а также сопоставить результаты с нормами передовых предприятий отрасли. И АД иб 93 Таблица 5.1 Нормативы естественной убыли (потерь) дорожно-строительных материалов (применительно к объектам дорожной отрасли) Вид хранения и укладка Материалы Открытый склад в штабелях С Камень рваный, штучный Щебень, в том числе черный холодный Ориентировочные нормы естественной убыли, % при при при складир. погрузке разгрузке (хранении) То же 0,1 0,1 0,5–1,0 0,3–0,5 0,3–0,5 0,75–1,5 0,4 0,5 0,1 0,25 0,25 0,5–1,0 0,5–0,75 0,5–0,75 0,5–1,0 0,25 0,5 0,25–0,75 0–0,1 До 0,2 0,25–0,75 0–0,1 0–0,1 И АД иб То же при механизиГравий, песок рованном складировании Закрытые склады: сиЦемент, минеральлосного типа ный порошок, Бункерного типа и амизвесть комовая бары Открытый склад в Холодная асфальтоштабелях или под набетонная смесь весом Ямные хранилища заБитум, деготь, крытого типа или реэмульсия и т.п. зервуары Лесоматериалы: Открытый склад в - круглый лес штабелях - пилёный То же Металл и Открытый склад под металлоизделия навесом или в стеллажах Полуподземные или Топливо и смазочные наземные склады, рематериалы зервуары Соблюдение норм расхода определяют путем сопоставления фактического расхода с плановым и путем составления материальных балансов. Элементами материального баланса являются: - учтенные отходы и брак; - отходы и брак, утилизируемые на предприятии; используемые в виде вторичных ресурсов или реализуемые на сторону; - неучтенные отходы, угар, убыли, недостачи; - суммарный полезный расход на выпуск продукции; - расход материалов по установленным нормам. Материальные балансы составляют как по производству отдельных видов готовой продукции, так и по полуфабрикатам. 94 Относительную экономию или перерасход материалов ∆Q определяют по формуле Q П Q  QФ  ПЛ Ф , (5.3) ППЛ С где QФ , QПЛ – фактический и плановый расходы материалов; ПФ и ППЛ – фактический и плановый выпуски продукции. Помимо этого в качестве показателей, характеризующих использование материалов, можно назвать: - коэффициент использования материала Р , Н К ИМ  (5.4) И АД иб где Р – чистый вес измерителя продукции; Н – норма расхода на производство продукции; - расходный коэффициент КР  Н Р (5.5) и ряд других показателей. 5.3. Назначение складов и их классификация Склады на производственных предприятиях организуют с целью приемки, хранения и учета материальных ресурсов, поступающих на предприятие, а также хранения, учета и отгрузки продукции предприятия на строительную площадку и сторонним потребителям. Складское хозяйство предприятия должно обеспечивать [21]: - приемку материалов, оборудования и других ресурсов; - разгрузку материалов, оборудования и др.; - сохранность материалов, оборудования и других ресурсов в количественном и качественном отношении; - складскую переработку хранящихся материалов (при необходимости); - отгрузку материалов со склада и подачу перерабатывающим цехам; - приемку готовой продукции и подачу её на склад для хранения (при возможности и необходимости); - отгрузку готовой продукции со склада потребителям. Склады классифицируются по следующим признакам:  в зависимости от вида внешнего транспорта;  в зависимости от срока эксплуатации; 95 по условиям хранения и конструктивным решениям;  по конфигурации в плане и технологии складских работ. В зависимости от вида внешнего транспорта различают склады прирельсовые, когда материалы (щебень, цемент, битум) доставляют железнодорожным транспортом; безрельсовые, когда материалы доставляют автотранспортом; береговые, при доставке материалов и оборудования водным путем. В зависимости от срока эксплуатации склады, как и предприятия, делятся на постоянные и временные. Постоянные склады – стационарные сооружения, оснащенные современными техническими средствами для приемки материалов, погрузочно-разгрузочных работ и складской переработки материалов. Постоянные склады устраивают при стационарных производственных предприятиях (АБЗ, ЦБЗ) дорожного строительства, на производственной базе городских дорожников. Временные склады применяют на предприятиях ограниченного срока действия. В зависимости от назначения временные склады подразделяют на инвентарные и неинвентарные (разового пользования). Инвентарные склады предназначены для многократного использования и бывают передвижные, сборно-разборные, из унифицированных типовых секций и контейнерные. По условиям хранения материалов и конструктивным решениям склады делятся на открытие, полузакрытые, закрытые и специальные. Открытые склады служат для хранения материалов и конструкций, не портящихся от атмосферных и температурных воздействий, например, камня, щебня, гравия, песка, бетонных, железобетонных изделий и конструкций. По конструктивным решениям открытые склады делятся на открытые напольные и полубункерные. Открытые напольные склады представляют собой площадки, устроенные на сканированном участке земли с покрытием площадки щебнем, гравием, монолитным бетоном или сборными бетонными и железобетонными плитами (рис. 5.1, а). Такого рода склады применяют для хранения песка, гравия, щебня, камня. Затраты на их устройство незначительны. Полубункерные открытые склады применяют для хранения каменных материалов, а также для хранения битума, они представляют собой в зависимости от горизонта грунтовых вод траншеи, полностью либо частично заглубленные в грунт или грунтовые обвалования (рис. 5.1, б). Затраты на их устройство невелики.  С И АД иб 96 а С И АД иб б Рис. 5.1. Открытые склады для хранения дорожно-строительных материалов: а – открытые напольные склады; б – полубункерные открытые склады К открытым складам относят эстакадно-траншейные, конусные, штабельно-кольцевые, секторные и открытые полубункерные и бункерные склады каменных материалов. Площадки открытых складов за счет вертикальной планировки и водоотводных канав или других способов должны быть обеспечены системой водоотвода. 97 С Полузакрытые склады (навесы) применяют для хранения материалов, подверженных порче от дождя, снега и солнечных лучей, но не изменяющих своих свойств под влиянием температурных колебаний и переменной важности воздуха. В полузакрытых складах хранят арматурную сталь, рубероид, оборудование и т.п. Поверхность площадки под навесом может иметь покрытие из щебня, гравия, бетона. Должен быть обеспечен водоотвод. Затраты на устройство таких складов невелики. Закрытые склады служат для хранения материалов, требующих полной защиты от атмосферных и температурных воздействий. К ним относятся цемент, известь, инструменты, приборы, электрооборудование и т.п. В зависимости от предъявляемых требований к условиям хранения материалов такие склады могут быть отапливаемые и неотапливаемые, надземные и подземные. Закрытые склады амбарного типа используют для хранения инструмента, приборов, оборудования, спецодежды и т.п. Они могут использоваться для хранения затаренного цемента, битума. Склады амбарного типа обеспечивают сохранность материала, не требуют значительных затрат при строительстве, однако они неудобны для осуществления механизации погрузочно-разгрузочных работ. Закрытые бункерные или силосные склады используют для хранения цемента, минерального порошка, извести и других подобных материалов (рис. 5.2). В отдельных случаях они могут использоваться для хранения минеральных материалов (щебня, песка, гравия). Специальные склады сооружают для хранения материалов, требующих особых условий хранения и сложного оборудования для погрузки, разгрузки и перемещения материала. К ним относятся битумо- и дегтехранилища, склады горячей асфальтобетонной смеси и т.п. По конфигурации в плане и по технологии работ склады подразделяют на: линейно-протяженные, прямоточно-параллельные и радиально-кольцевые (или секторные). Линейно-протяженное расположение складов обычно имеет место при узкой, вытянутой площадке производственного предприятия. Материалы располагаются в виде узкой вытянутой полосы вдоль железнодорожного тупика или автомобильной дороги. Прямоточно-параллельное расположение складов обусловливается площадкой предприятия, близкой по форме к квадрату. Материалы складируют параллельными штабелями, между которыми располагают транспортные средства. И АД иб 98 а Рис. 5.2. Закрытые бункерные и силосные склады: а – вид сбоку; б – вид в плане бункерного склада; в – вид в плане силосного склада б С И АД иб в Как линейно-протяженно, так и прямоточно-параллельно могут располагаться склады различных типов для хранения разных материалов (например, щебня, песка, битума, цемента). Радиально-кольцевые или секторные склады применяют для хранения каменных материалов: щебня, гравия, песка. Они являются одним из основных видов складов на притрассовых производственных предприятиях дорожного строительства. Склады производственных предприятий дорожного строительства зачастую обслуживают не только само предприятие, но и линейные работы на объектах. В этом случае они могут исполнять функции перевалочных и приобъектных складов. Перевалочные склады размещают вблизи станций железных дорог (на ветках) или на пристанях для приема, временного хранения и обработки грузов, прибывающих по различном путям сообщения, с последующей отправкой их автомобильным транспортом ДСУ, СУ непосредственно на строительную площадку или приобъектные склады. Приобъектные склады устраивают вблизи объекта и обеспечивают материалом прорабские участки на строящихся участках дороги. На предприятиях строительных материалов помимо вышеприведенной классификации склады подразделяют по грузообороту и емкости. 99 5.4. Организация складских работ и технико-экономические показатели работы склада С Организация складского хозяйства зависит от режима работы предприятия (сезонный или круглогодичный) и назначения склада (только для обслуживания предприятия, перевалочные, приобъектные). На организацию складского хозяйства влияют размеры и характеристика грузооборота, дальность и сроки доставки грузов, капиталовложения и эксплуатационные расходы, наличие транспортных путей, особенности производства и характер технологического процесса. При круглогодичной работе предприятия складское хозяйство характеризуется меньшими объемами запасов, соответственно меньшими площадями. Поставки материалов относительно рассредоточены во времени, поэтому нет необходимости иметь мощные средства механизации погрузочно-разгрузочных работ: При сезонном режиме работы предприятия возможны два варианта организации работы: 1. Рассредоточенные во времени поставки материалов (помесячно, поквартально) без учета сезонности потребления. В этом случае в осеннезимне-весенний период при постоянных и равномерных поставках производится накопление запасов на складах, достигающее 50% и более годовой (сезонной) потребности. Этот вариант характеризуется существенным увеличением складских площадей и некоторым увеличением потребных средств механизации складских работ. 2. Сезонная поставка материалов, совпадающая с сезоном работы предприятия, естественно, с минимальным (смена, сутки) опережением поставок. В этом случае величина единичной поставки, как правило, существенно возрастает, что требует более мощных средств погрузочноразгрузочных работ. Площади складов могут быть минимальными и определяются лишь объемами поставок, их частотой и величиной страхового (гарантийного) запаса. При выполнении складом предприятия функций приобъектного или перевалочного возрастают объемы хранимых и перерабатываемых грузов, количество средств механизации погрузочно-разгрузочных работ, видов транспорта, обслуживающего склад. Для большинства производственных предприятий основным видом внешнего транспорта является автомобильный. В то же время значительная часть предприятий (большинство предприятий городского дорожного строительства, прирельсовые предприятия) обслуживается железнодорожным транспортом. И АД иб 100 С Высокоэффективным видом транспорта является непрерывный (конвейерный, трубопроводный, пневматический). Эти виды транспорта пока редко используются на предприятиях дорожного строительства (например, на прикарьерных предприятиях). В случае использования склада предприятия как приобъектного или перевалочного, как правило, для обслуживания склада применяют два вида внешнего транспорта: железнодорожный для поставки материалов на склад и автомобильный для обслуживания дорожных подразделений или объекта. Технологический процесс на складах в самом общем виде включает в себя следующие операции: приемку поступающего сырья, материалов и изделий и выгрузку их из средств транспорта; транспортирование на склад и размещение; складскую переработку при необходимости (например, периодическую перекачку цемента с целью предотвращения слеживаемости); подачу хранящихся на складе материалов к средствам транспорта и погрузку в них для транспортирования к перерабатывающим цехам предприятия или для доставки непосредственно на объекты строительства. Таким образом, при доставке сырья, полуфабрикатов или изделий на склады с ними осуществляются как минимум две грузовые операции: погрузка в транспортное средство и выгрузка из него. При участии в перевозках двух и более видов транспорта число грузовых операций увеличивается. Невысокий уровень комплексной механизации погрузочноразгрузочных и складских работ вызывает огромную потребность в трудовых и материальных ресурсах. Основным количественным показателем состояния погрузочноразгрузочных и складских работ является уровень их механизации. Уровень механизации УМ определяют как отношение (в %) объема работ, выполненных механизированным способом QМ, ко всему объему погрузочно-разгрузочных работ QОБЩ [22]: И АД иб п УМ   1 QМ i QОБЩ  100 . (5.6) Трудоемкость характеризует степень механизации труда СМ, определяемую как отношение (в %) трудовых затрат при механизации к общим трудовым затратам на весь объем работ: п СМ   1 QМ i  i , QОБЩ  o (5.7) где φi – трудоемкость механизированных работ (чел.-ч/т, чел.-ч/м3) по каждому виду груза; φo – трудоемкость всего объема работ (чел.-ч/т, 101 С чел.-ч/м3) по каждому виду груза; QMi – объем работ по каждому виду груза, выполненный механизированным способом (т/м3); QОБЩ – общий объем работ. Для анализа трудоемкости погрузочно-разгрузочных и складских работ используют также показатели производительности, энерговооруженности и энергоемкости труда. Комплекс машин и устройств, участвующих в погрузочно-разгрузочных и складских работах, должен представлять собой поточнотранспортную систему, обеспечивающую перемещение грузов непрерывным потоком или отдельными порциями через определенные интервалы времени с минимальными затратами труда, энергии, средств. 5.5. Проектирование складов И АД иб В соответствии с функциональным использованием территории производственного предприятия складское хозяйство выделяют в отдельную складскую зону. На производственных предприятиях дорожного строительства, как и на предприятиях стройиндустрии, складская зона наиболее развита и может занимать 50–70% территории. Проектирование складского хозяйства производственных предприятий производят на основе технического задания, в котором содержатся данные о номенклатуре материалов и готовой продукции, подлежащей хранению на складах, грузообороте склада по приемке и отгрузке материалов, использующихся транспортных средств и наличии оборудования. Определив основные требования к складу, приступают к проектированию. Как правило, при проектировании должны использоваться типовые проекты. При проектировании складов руководствуются действующими нормативными документами (СНиПами, ГОСТами и др.). При типовом проектировании должны быть обеспечены требуемые параметры и технико-экономические показатели принимаемого типового склада с привязкой к местным условиям и условиям работы предприятия. Устройство складов и организация их работы должны отвечать требованиям санитарии и гигиены труда, техники безопасности и пожарной безопасности, обеспечивать сохранность хранимых материалов, комплексную механизацию работ и их автоматизацию. Размещение складов на генеральном плане должно соответствовать главам СНиПа «Проектирование генеральных планов промышленных предприятий», соответствующим техническим условиям, и предусматривать возможность их расширения в перспективе. На территории склада должны быть обеспечены проезд транспортных средств и пожарных машин в соответствии с действующими нормативными документами. 102 С Исходными данными для определения основных параметров складов (вместимости, длины, ширины и т.п.) являются объемы хранимых запасов, технология и режим работы склада [36]. Нормы запаса материалов на складе устанавливают с учетом условий поставки материалов поставщиками, вида транспорта и режима его работы, дальности возки и вида складируемого материала. Общий запас материала, подлежащий сравнению на складе, определяется по формуле Q q K K (5.8) Qск  пл зап 1 2 , Tпл И АД иб где Qпл – количество материала, необходимого для выполнения заданного объема готовой продукции предприятием за планируемый период в соответствующих единицах измерения; qзап – норма запаса материала на складе, дни; Тпл – продолжительность планируемого периода, дни; K1 – коэффициент неравномерности поступления материалов на склад, равный 1,3–1,5 для железнодорожного и водного транспорта и 1,1–1,2 для автомобильного транспорта; K2 – коэффициент неравномерности потребления материалов, равный 1,3–1,5. Ориентировочные нормы запаса основных материалов и изделий на складах предприятий приведены в табл. 5.2. Таблица 5.2 Ориентировочные нормы запаса основных материалов и изделий на складах предприятий, дни Материалы Песок, гравий, камень, щебень Цемент, сборные железобетонные конструкции, известь, гипс Столярные и плотничьи изделия Сталь сортовая, листовая, арматурная и пр. Санитарнотехнические и электротехнические материалы Вид транспорта от поставщика до завода автомобильный автомобильный Текущий железнодорожный запас свыше менее нормальной колеи 50 км 50 км 7–10 5–7 2–5 10–20 15–20 7–10 5–7 20–25 8–15 8–10 3–5 - 15–20 5–7 3–5 60 25–30 15–20 12 60 103 Площадь склада в общем случае определяют по формуле Q S  ск , (5.9) q  Ки где q – норма укладки материала на 1 м2 полезной площади; Ки – коэффициент использования площади склада. Геометрические размеры склада зависят от ряда условий (размеров и формы площадки, размещения основных цехов и т.п.), но в большинстве случаев определяются длиной разгрузочного фронта: С L  nl  l1  (n  1,0) , (5.10) И АД иб где l – длина транспортной единицы, м; n – число одновременно разгружаемых единиц транспорта; l1 – расстояние между транспортными единицами, принимаемое для железнодорожного транспорта 1,0–1,5 м, для автомобильного – 1 м. Норма укладки материала на 1 м2 полезной площади зависит от способа и высоты укладки (табл. 5.3). Таблица 5.3 Показатели по расчету площадей складов Единица измерения Количество материалов на 1 м2 полезной площади Высота укладки, м Способ укладки Вид хранения Песок, гравий щебень Бутовый камень м3 3–4 5–6 Штабель Открытый м3 2–3 3 Штабель Цемент м3 3–18 11–14 Навалом Известь комовая Гипс Лес круглый Лес пиленый т т м3 м3 2 2,5 3,9–5,3 2,4–3,6 2,5 2 6-8 6-8 Навалом Навалом Штабель Штабель Открытый В силосах и бункерах Закрытый Закрытый Открытый Открытый Сборные железобетонные изделия м3 0,8–1,7 1–2,5 Штабель Открытый Стальные конструкции т 0,5–0,7 1–1,5 Штабель Открытый Сталь кровельная т 6 1,6 В пачках Закрытый Болты, гайки, гвозди т 1,5–4 2 В ящиках Закрытый ящ. 6–10 Материалы Стекло В 1 ряд по Вертикально высоте 104 Закрытый Значения коэффициентов использования площади склада приведены в табл. 5.4. Таблица 5.4 Коэффициент использования складов Склады Открытые склады нерудных строительных материалов Открытые склады металла в штабелях Открытые склады лесоматериалов Открытые склады железобетона Закрытые склады закромного хранения Значения коэффициента 0,5–0,8 0,5–0,6 0,4–0,5 0,6–0,7 0,5–0,7 С И АД иб Зная тип склада и его основные размеры, выбирают средства комплексной механизации погрузочно-разгрузочных складских работ. При выборе машин, оборудования и сооружений необходимо учитывать климатические условия. При проектировании складов для сравнения и для анализа работы складов в процессе эксплуатации используют коэффициенты KИ, KВ, KОБ, qск. KИ – коэффициент использования площади склада, представляет собой отношение площади склада SМ, занятой хранящимся материалом, ко всей площади склада S: K И = SМ / S . (5.11) KВ – коэффициент использования склада по вместимости, равный отношению среднего наличия материалов на складе за определенный промежуток времени QФ к общей вместимости Q: KВ = QФ / Q . (5.12) KОБ – коэффициент оборота склада, определяемый как отношение полусуммы поступления грузов QП и отгрузки QОТ, понимая под отгрузкой и подачу в перерабатывающие цехи за заданный промежуток времени Т к общему объему материала QСК , подлежащему хранению на складе: KОБ = (QБ + QОТ) /2QСК . (5.13) Коэффициент использования склада по грузопереработке qск определяют количеством материала, которое может быть пропущено через склад за определенный период времени Т при заданных сроках хранения Т1. Помимо этого сравнение ведется путем определения технико-экономических показателей вариантов проекта всего производственного предприятия или, при необходимости, только складского хозяйства с определением капитальных вложений в строительство (или реконструкцию), себестоимости складских работ, окупаемости капитальных вложений и т.п. 105 5.6. Основные требования к складской переработке каменных материалов С Каменные материалы (камень, щебень, гравий, песок и т.п.) являются наиболее массовыми по объему применения в дорожном строительстве и в продукции производственных предприятий дорожных организаций. Так, для строительства автомобильной дороги Ш технической категории в средних условиях только для устройства подстилающего слоя требуется 1,5–2,0 тыс. м3 песка, 1,5–2,0 тыс. м3 щебня и 1,5–1,8 тыс. т асфальтобетонной смеси. Для приготовления 1 т асфальтобетонной смеси необходимо около 0,5 т щебня и 0,3 т песка. Значительные объемы перерабатываемых на предприятиях каменных материалов требуют хорошо организованного складского хозяйства. При проектировании складов каменных материалов необходимо учитывать следующие основные требования: 1. На выбор типа склада влияют свойства каменных материалов и требования к их качеству (например, возможность перемещения бульдозером). 2. Складская переработка каменных материалов не должна ухудшать их качество (засорение, перемешивание фракции и т.п.). 3. При выборе схем и типов складов каменных материалов преимущество следует отдавать складам с большими высотами штабелей как более экономичных. 4. Склады каменных материалов производственных предприятий должны обеспечивать одновременную приемку, качественное хранение и выдачу на переработку (или на строительный объект) песка, гравия и щебня различных фракций. Необходимо учитывать природно-климатические условия района (атмосферные осадки, пыльные бури, продолжительные периоды с отрицательными температурами) и режим работы производственного предприятия. Исходя из природно-климатических условий, при надлежащем технико-экономическом обосновании могут быть приняты закрытые склады каменных материалов без подогрева или с подогревом для обеспечения работы в зимний период. И АД иб 5.7. Транспортирование каменных материалов и погрузочно-разгрузочные работы на складах Доставка каменных материалов на склады производственных предприятий осуществляется, как правило, железнодорожным или автомобильным транспортом, а при расположении предприятия на берегу реки дос- 106 С тавка каменных материалов может осуществляться водным транспортом. Для доставки каменных материалов могут быть использованы такие виды транспорта, как конвейерный, трубопроводный (пневматический и гидравлический) и специальный (подвесные канатные и монорельсовые дороги). В основном объем грузоперевозок каменных материалов осуществляется железнодорожным транспортом (на расстоянии в сотни километров) и автомобильным (внутрирайонные, внутриобластные перевозки). Автомобильный транспорт в ряде случаев более экономичен (при относительно небольших дальностях возки) и, как правило, для предприятия всегда более удобен в силу доставки материалов от места производства до склада без промежуточных перегрузок и без специального оборудования и организации работ по разгрузке на складе. Перевозка каменных материалов осуществляется автомобилями-самосвалами МАЗ, КамАЗ и КрАЗ грузоподъемностью от 5 до 30 т. Автомобили-самосвалы могут транспортировать самосвальные прицепы, что повышает эффективность использования автомобильного транспорта. Разгрузка самосвалов осуществляется непосредственно на площадку склада с последующим формированием штабеля с помощью бульдозера или же в бункерное приемное устройство склада. Железнодорожный транспорт остается основным как в транспортных перевозках в целом по стране, так и в обеспечении дорожно-строительных организаций и их производственных предприятий. Доставка каменных материалов осуществляется на платформах в полувагонах, хопперах и думпкарах, которые не нуждаются в специальных средствах механизации для разгрузки. В то же время в процессе разгрузки вагоны необходимо перемещать, открывать и закрывать люки или борта, зачищать от остатков материалов. Поэтому на железнодорожных тупиках складов необходимо устраивать приемные устройства, которые должны удовлетворять следующим требованиям:  продолжительность разгрузки не должна превышать нормы МПС;  конструкция должна обеспечивать возможность раздельного приема и выдачи материалов разных фракций;  однородность материалов при разгрузке не должна ухудшаться;  трудоемкие операции должна быть механизированы;  себестоимость обработки 1 т материалов должна быть минимальной. Основные типы приемных устройств приведены на рис. 5.3. Приемное устройство на повышенных путях (рис. 5.3, а) является сегодня основным для прирельсовых предприятий в силу относительной простоты. Производительность такого приемного устройства в теплое время года – до 10 вагонов в час. И АД иб 107 Приемное устройство с подрельсовым бункером (рис. 5.3, б) позволяет принимать вагоны всех видов (типов) и конструкций при полной механизации разгрузочного процесса. Производительность такого устройства в теплое время года – до 4 вагонов в час. Приемное устройство на основе машины ТР-2 (рис. 5.3, в) используют при разгрузке полувагонов. Производительность – до 3–4 полувагонов в час. а б в г С И АД иб Рис. 5.3. Основные типы приемных устройств складов каменных материалов: а – приемное устройство на повышенных путях; б – приемное устройство с подрельсовым бункером; в – приемное устройство, оборудованное разгрузочной машиной ТР-2; г – приемное устройство с вагоноопрокидывателем роторного типа Вагоноопрокидыватели роторного типа (рис. 5.3, г) дают возможность разгрузить до 20–30 полувагонов в час и применяются на центральных складах с большим годовым грузооборотом. Для работы приемных устройств необходимо специальное оборудование: - маневровые устройства и тяговые лебедки (вместо локомотивов) для передвижения вагонов в зоне приемного устройства; - пневматические или электрические подъемники для закрывания люков полувагонов; - вибраторы или накладные вибрационные плиты для зачистки вагонов. При поставке каменных материалов в зимнее время они могут смерзаться, теряя сыпучесть и затрудняя или делая вообще невозможной разгрузку. Для восстановления сыпучести применяют вибрационные и бурорыхлительные машины. Для складов емкостью 20 000 м3 необходимо наличее всего вышеперечисленного оборудование Несмотря на наличие таких средств механизации, вопрос разгрузки каменных материалов в дорожном строительстве является достаточно «больным». Реально сохраняется значительная доля ручного труда, что ве- 108 С дет к простоям вагонов, штрафам МПС и значительным расходам по заработной плате. Разгрузка происходит так. На дне кузова платформы смонтирована двухслойная герметическая оболочка из 3–5-миллиметровой прорезиненной ткани толщиной. На нее насыпается груз. На месте разгрузки внутрь оболочки подаются сжатый воздух или выхлопные газы двигателя. Оболочка поднимается, поднимает груз над бортами, и он падает в бункер или вдоль эстакады. Скорость разгрузки зависит от производительности компрессора. Испытания показали, что при температуре от +30 и до –35 °С 23-тонную железнодорожную платформу стабильно разгружают в течение 1–5 мин. Превращенный в монолит песок выгружается так же легко, быстро и чисто, как и несмерзшийся груз. И вагон, и целый железнодорожный состав, оснащенный пневмооболочками, обслуживают два человека, роль которых сводится к пуску сжатого воздуха по воздухопроводу. Выполненные из прорезиненной ткани, аналогичной той, что идет на ленты транспортера, пневмооболочки выдерживают до 15 тысяч разгрузок смерзшегося материала. Срок окупаемости капитальных вложений на оборудование пневмооболочками 23 платформ составит меньше года. Для перемещения в пределах склада и выдачи каменных материалов в перерабатывающие цехи предприятия используют различного рода питатели, ленточные транспортеры, вертикальные и наклонные ковшовые элеваторы, пневмоколесные одноковшовые фронтальные погрузчики. Характеристики применяемых типов фронтальных погрузчиков приведены в табл. 5.5 [4]. И АД иб Таблица 5.5 Характеристика фронтальных погрузчиков Показатель Номинальная грузоподъемность, т Вместимость основного ковша, м3 Ширина захвата , мм Высота разгрузки ковша, мм Вылет ковша при наибольшей высоте разгрузки, мм Рабочее давление в гидросистеме, МПа Скорость передвижения, км/ч Максимальный радиус поворота, мм Масса погрузчика, кг ТО-6 1,8 0,9 2336 2300 Марка ТО-6А ТО-18-А 1,8 3 0,9 1,5 2330 2440 2300 2750 ТО-25 5 1,5 2900 2770 1000 990 1046 1075 10 0–27,5 6300 7680 10 0–27,5 6300 7100 16 0–44 5480 9950 10 0–44 7200 10000 109 С Пневмоколесные фронтальные погрузчики получили большое распространение в силу таких своих достоинств, как высокая маневренность, производительность, простота технологического процесса. Погрузчики забирают материал из штабеля, перемещают на необходимое расстояние и высыпают в расходный бункер (бункер агрегата питания смесителя). Погрузчики могут быть использованы в комплекте с наклонными транспортерами или элеваторами, если отверстие бункера расположено высоко или же к бункеру сооружается наклонный въезд (пандус). Отгрузку материалов со складов предприятий, которые используют функции перевалочных и приобъектных складов, осуществляют с помощью фронтальных погрузчиков, бункеров или экскаваторов. 5.8. Технологические схемы и компоновка складов каменных материалов И АД иб Технологический процесс и компоновка складов каменных материалов должны обеспечивать сохранение качества готовой продукции, не допускать ее потерь и удовлетворять требованиям бесперебойной эксплуатации склада. Технологический процесс на складах каменных материалов включает в себя, как и технологический процесс на любом другом складе, такие операции, как приемку материалов и их разгрузку, подачу на склад, хранение и отгрузку со склада в перерабатывающие цеха. Примеры компоновки складов, способы подачи и отгрузки каменных материалов при том или ином типе склада приведены в табл. 5.6. С целью обеспечения сохранения качества материалов необходимо предусмотреть следующие мероприятия: 1. Для исключения смешивания между штабелями (конусами) различных фракций заполнителей предусматривают необходимые расстояния (с учетом углов естественного откоса хранимого материала) и устанавливают разделительные стенки высотой около 2 м. В бункерных складах предусматривают разделительные стенки между секциями для хранения различных фракций щебня. 2. Для снижения пылеобразования и предупреждения неравномерного распределения высота свободного падения материала в штабель независимо от прочности его не должна превышать 5–6 м. 110 Таблица 5.6 С Характеристика складов каменных материалов Схема Способ подачи 1 Открытый конусный (эстакаднотраншейный) 2 3 Ленточный конвейер иб Тип Способ отгрузки 4 Ленточный конвейер, подштабельная галерея, погрузочный бункер И АД 111 2 3 Ленточными и консольноповоротными конвейерами иб С 1 Открытый конусный Через подштабельные галереи или экскаваторный И АД Ленточными конвейерами Продолжение табл. 5.6 4 Через подштабельные галереи, ленточными конвейерами в погрузочный бункер 112 2 иб С 1 Открытый штабельный (эстакадно-траншейный) Продолжение табл. 5.6 3 4 Ленточным Через подштаконвейером со сбрабельные галесывающими тележ- реи, ленточныками ми конвейерами в погрузочный бункер Открытый полубункерный То же И АД Закрытый бункерный То же Ленточным конвейером со сбрасывающими тележками 113 Течки, оборудованные затворами или подвижными лотками 2 3 Штабелеукладчиком Окончание табл. 5.6 4 С помощью различных погрузочных средств иб С 1 Открытый секторный со штабелеукладчиком И АД На рисунках обозначено: 1 – ленточные транспортеры; 2 – промежуточные бункеры; 3 – наклонная галерея; 4 – галерея; 5 – течки или пересыпные устройства; 6 – подштабельная галерея; 7 – консольно-поворотный конвейер; 8 – наклонный транспортер; 9 – погрузочный бункер; 10 – экскаватор; 11 – автомобиль-самосвал; 12 – приемный бункер; 13 – рельсовый путь; 14 – тележка 114 С 3. Для исключения загрязнения хранимого на складах материала предусматривают специальные бетонные основания или корыта глубиной 0,4–0,5 м с подсыпкой из хранимого материала. 4. Для предупреждения слеживания и загрязнения материала необходимо периодически отгружать со склада весь объем, в том числе и так называемые мертвые зоны. Срок хранения материала на складе не должен превышать срок, на который рассчитана емкость склада в сутках. Удобство эксплуатации и ремонта оборудования на складах обеспечивается соответствующими конструктивно-компоновочными решениями, которые предусматривают: 1. Требуемый фронт погрузки и маневренность подвижного состава. 2. В складах, наземных и подземных галереях соответствующие проходы и монтажно-ремонтные проемы. 3. Удаление со склада воды, попадающей на его территорию в виде атмосферных осадков или с материалом, поступающим после промывки. 4. В целях максимального сокращения объема мертвых зон при разгрузке через подштабельные траншеи разгрузочные люки располагают друг от друга на расстоянии не более 3–3,5 м. 5. Для предотвращения просыпа и сброса ветром ленты поворотноконсольных конвейеров, штабелеукладчиков и конвейеров, установленных на эстакадах, предусматривают съемные укрытия конвейерных лент, а в целях безопасности обслуживания сооружают ограждения вдоль конвейеров независимо от их расположения на эстакадах или в галереях. 6. Основание под пути передвижных конвейеров должно быть бетонным и приподнятым выше основания склада. Чтобы исключить попадание материала на пути передвижных конвейеров вдоль пути со стороны штабеля, сооружают подпорные стенки. В настоящее время имеется большое количество индивидуальных и типовых проектов складов каменных строительных материалов и приводится их унификация. К унифицированным складам относятся: - склады с приемными устройствами бункерного типа и радиальноштабелирующим конвейером РНК-30 вместимостью 15 тыс. м3; - склады вместимостью 3,6 и 9 тыс. м3 с портальным разгрузчиком С-492; - эстакадно-штабельные склады вместимостью 3,4 и 6 тыс. м3 с подштабельной галереей с бункерным приемным устройством; - силосные склады (стационарные) 1,2 и 4 тыс. м3. Анализ типовых проектов производственных предприятий дорожного строительства показывает, что наиболее распространенным является первый тип складов, пригодный как для прирельсовых, так и притрассовых предприятий, имеющий достаточные вместимость и уровень механизации. И АД иб 115 С Применение унифицированных складов каменных материалов повышает уровень комплексной механизации до 94%, уменьшает численность обслуживающего персонала. Открытые штабеля щебня, гравия, песка, насыщенные влагой после осенних дождей, после наступления морозов быстро промерзают на значительную глубину; в зависимости от влажности, вида материала и погодноклиматических условий глубина промерзания штабеля различна, максимальная её величина может достигать всей высоты штабеля. Все типы открытых траншейных складов в зимнее время работают как бестраншейные с экскаваторной погрузкой. Летняя погрузка через подштабельные галереи оправдывает их сооружение, за исключением особо неблагоприятных условий (обводненных грунтов). Для подачи смерзшихся материалов из штабелей на ленточные конвейеры подштабельных галерей производят механическое рыхление (бульдозером, экскаватором) или подогрев в различных зонах. Подогрев материалов может осуществляться по одно-, двух- и трехступенчатой схемам. I ступень подогрева – в штабелях, II ступень – в бункерах подогрева или сушильных барабанах, III ступень – в расходных бункерах. При исключении подогрева в штабелях схема становится двухступенчатой. Подогрев материалов в штабелях производится при помощи паровых регистров или горячих газов, вдуваемых в толщу материала. В бункерах подогрев заполнителей может осуществляться путем выпуска пара в подогреваемый материал из перфорированных регистров или с помощью глухих регистров. Регистры для подогрева заполнителей могут устанавливаться только в нижней части бункера или в нескольких зонах по высоте. Можно осуществлять подогрев заполнителей, пропуская через глухие регистры подогретое масло (масляный подогрев). Для подогрева заполнителей получили распространение и цилиндрические вращающиеся сушильные барабаны. И АД иб 5.9. Основные требования к складской переработке порошкообразных материалов В дорожном строительстве применяют такие основные виды порошкообразных материалов, как цемент, известь, минеральный порошок. К порошкообразным материалам необходимо отнести и такие, получающие все большее распространение материалы, как молотые шлаки различных производств, активные золы-уноса ТЭС, а также полученные на основе шлаков, зол и других промышленных отходов местные минеральные вяжущие. 116 С Цемент, известь, минеральный порошок являются дорогостоящими и зачастую дефицитными материалами. Транспортирование, погрузка, разгрузка и хранение на складе порошкообразных материалов, поступающих, как правило, в россыпи (навалом), сопровождаются большими потерями от распыления, порчи при небрежном и длительном хранении, а также сопряжены с большой трудоемкостью транспортно-складских операций и вредными условиями труда. Учитывая физико-химические свойства вышеперечисленных порошкообразных дорожно-строительных материалов, их необходимо предохранять от попадания влаги. Для устранения потерь порошкообразных материалов необходимо предусмотреть следующее: - для перевозки порошкообразных материалов навалом необходимо использовать специализированные транспортные средства; - для хранения порошкообразных материалов необходимо устраивать силосные склады; - выгрузку подобных материалов с транспортных средств необходимо производить механизированным способом, желательно в специальном закрытом помещении или под навесами и боковыми заграждениями, исключающими распыление материала; - необходимо использовать пневматические системы для разгрузки и транспортирования порошкообразных материалов; - места выгрузки и перегрузки материалов, как из средств внешнего транспорта, так и из внутризаводского транспорта, должны быть оборудованы рукавами, кожухами и т.п. Необходимость комплекса мероприятий по предотвращению потерь порошкообразных дорожно-строительных материалов вызывается не только их дефицитностью и значительной стоимостью. Предотвращение потерь способствует решению вопросов охраны труда работающих на предприятии и снижению загрязнения окружающей среды. И АД иб 5.10. Транспортирование порошкообразных материалов и погрузочно-разгрузочные работы на складах Доставка порошкообразных материалов на склады производственных предприятий осуществляется в основном железнодорожным и автомобильным транспортом, в отдельных случаях – водным. Для перевозки по железной дороге используются железнодорожные цистерны-цементовозы или вагоны-цементовозы бункерного типа. Как правило, железнодорожный транспорт используется при дальности транспортирования 1000 км и более. 117 С Для перевозки порошкообразных материалов на небольшие расстояния используют автомобили-цементовозы грузоподъемностью до 22 т. Для обеспечения разгрузки вагонов-цементовозов используют всасывающие разгрузчики цемента ТА-17 и ТА-18 производительностью 50 и 90 т/ч соответственно, пневмоподъемники С-1008 и С-670 , а также всасывающе-нагнетательные разгрузчики цемента ТА-26, ТА-27, ТА-32. Современные автоцементовозы ТЦ-10, ТЦ-6А, ТЦ-П и ТЦ-26 грузоподъемностью 10; 13,5; 14,5 и 22 т на базе седельных тягачей ЗИЛ-555, МАЗ-5429, КамАЗ-5410 и КраЗ-258Б1 оборудованы системой пневматической разгрузки. Для выдачи цемента со складов в производство служат пневматические винтовые насосы, камерные питатели или струйные (эжекторные) насосы. Пневматические насосы (ТА-14, ПНВ-36-4, НПВ-63-4, НПВ-100-2) обеспечивают подачу 30, 60 и 110 т/ч цемента на расстояние 200–400 м по горизонтали и 30 м по вертикали. Камерные насосы (64Е1Б, 64Е2А, ТА-23) подают 30, 40 и 80 т/ч цемента на расстояние 200 м по горизонтали и до 35 м по вертикали. Струйные насосы подают до 30 т/ч цемента на расстояние 200 м по горизонтали и 25 м по вертикали. Известь, минеральный порошок, зола-уноса сухого улавливания и удаления по своим свойствам во многом аналогичны цементу, поэтому механизация их погрузки, складирования и выгрузки практически не отличается от тех же операций с цементом. И АД иб 5.11. Технологические схемы и компоновка складов порошкообразных материалов Наиболее разработано в настоящее время складское хозяйство для приемки, хранения и отпуска цемента. Все цементные склады в настоящее время унифицированы и подразделены на четыре группы, по которым разработаны типовые проекты. К первой группе относят склады емкостью 25, 75 и 100 т, для которых применяют силосы диаметрами 2,4 и 3 м. На дорожном строительстве к этой группе относят передвижные склады, характеристики которых приведены в табл. 5.7 [4]. 118 Таблица 5.7 Характеристики передвижных складов цемента Показатель Автоматизированный с пневматической подачей Передвижной склад 480 т ЦистернаЦистернаприцеп прицеп СБ-74 25 25 25 33 25 60 1 1 1 3 1 8 - - - - 20–30 - 15 18 16 25 30–60 100 20 50 50 200 25 50 12 20 20 25 15 20 76 76 76 100 100 100 0,5 0,5 0,5 0,55 - - 3 3–6 3–6 6 6 20 0,3 0,3 0,3 0,3 0,12–0,16 0,2–0,3 АД иб С Способ подачи материала Вместимость одного силосного склада, т Число силосов Производительность самопогрузки, т/ч Производительность оборудования склада при выдаче цемента, т/ч Дальность подачи цемента, м В том числе по вертикали, м Диаметр материалопровода, мм Объем камерного насоса, м3 Расход сжатого воздуха, м3/мин Давление сжатого воздуха в подводящей системе, МПа СБ-33 СБ-ЗЗА СБ-ЗЗВ СБ-49 (С-753) (С-753А) (С-753Б) (С-894) Габариты, мм: длина 5150 2800 2800 7900 10 400 16 300** ширин 3950 2800 2800 3150 2650 2800 высота 7410 8400 8400 9300 3750 4000 Масса, кг 5700 3600 3200 11500 8400* 12 670 Примечание. * – с компрессорным агрегатом 10 000 кг. ** – даны габариты и насоса одной цистерны-полуприцепа. Общая вместимость склада 122 т. И Ко второй группе относятся склады вместимостью 240, 360, 480 и 720 т. Характеристики притрассовых складов этой группы приведены в табл. 5.8. Силосные склады третьей группы имеют емкость 1100, 1700, 2500 и 4000 т. Характеристики этих складов приведены в табл. 5.9 [4]. Типовые проекты складов II и III групп позволяют выполнить их со стальными силосами из сборного и монолитного железобетона. К четвертой группе относят склады большой емкости: 6000–12 000 т. 119 Современные склады являются автоматизированными, требующими для своего обслуживания минимального количества рабочих. Таблица 5.8 Характеристики притрассовых складов Показатель С Производительность склада при выдаче цемента, т/ч Число силосов Вместимость одного силоса, т Диаметр силоса, м Высота силоса, м Установленная мощность оборудования, кВт Расход сжатого воздуха, м3/мин Расход тепла на отопление склада при температуре окружающего воздуха –30 °С Количество обслуживающего персонала, чел. Типовые притрассовые склады цемента 240 360 480 720 45 (20)* 45 (20) 45 (20) 45 (20) 4 60 3 4 6 60 3 6 4 120 3 4 6 120 3 6 42,8(50,8) 52,8(60,8) 42,8(50,8) 52,8(60,8) 9,3(10,5) 9,3(10,5) 9,3(10,5) 9,3(10,5) И АД иб 43 000 1 2 3 3 Примечание. * – в скобках показатели для варианта выдачи цемента пневматическим винтовым насосом (остальные данные для варианта с пневматическим винтовым подъемником). Технологическая схема работ автоматизированного прирельсового силосного склада цемента приведена на рис. 5.4. Склад состоит из 3, 4 или 6 расположенных у железнодорожного пути силосов. Приемные устройства позволяют выгружать цемент из вагонов бункерного типа, крытых вагонов и вагонов-цементовозов с пневматической разгрузкой. Склад оборудован устройством 3 для разгрузки цемента из крытых вагонов бункерного типа (хопперов) и пневмоцистерн-цементовозов. Под приемным устройством имеются приемные бункеры 2 для выгрузки цемента из крытых вагонов 4 и хопперов. Из бункеров цемент пневмоподъемниками 1 по цементопроводам 5 и 6 подается в силосы 7, оборудованные донными пневморазгружателями 9, вибрационными сводоразрушителями 8 и мембранными датчиками уровня. Вагоны бункерного типа устанавливают под навес так, чтобы их разгрузочные люки располагались под приемными бункерами. Люки вагона соединяют с приемными бункерами. Затем открывают затворы разгрузочных люков, и цемент поступает в приемное бункерное устройство, расположенное под железнодорожными путями, а из бункера пневмоподъемни- 120 ком через устройство переключения цементопровода по цементопроводам подают в силосы. С И АД иб В бетоносмесительный цех Направление движения: цемента; запыленного воздуха; очищенного воздуха Рис. 5.4. Технологическая схема работы прирельсового силосного склада цемента: 1 – пневмоподъемник; 2 – приемный бункер; 3 – приемное устройство для выгрузки цемента; 4 – крытый вагон; 5, 6 – цементопроводы; 7 – силосы; 8 – вибрационные сводообрушители; 9 – донный пневморазгружатель; 10 – отсос запыленного воздуха; 11, 14 – пневмоподъемники; 12, 13 – приемные бункеры; 15 – маневровая лебедка Крытый вагон с цементом устанавливают у приемного устройства так, чтобы дверь разгружаемого вагона совпала с проемом приемного устройства. Вагон разгружают пневматическим разгрузчиком всасывающего действия с вакуум-установкой на рампе приемного устройства. Цемент по- 121 С дается в бункер и далее пневмоподъемником в бетоносмесительный цех или в силосы при передаче груза, в бункер через перегрузочное устройство от вакуумного разгрузчика. Отсос запыленного воздуха 10 осуществляется установкой. Характеристики прирельсовых складов цемента представлены – в табл. 5.9. При выгрузке цемента из пневмоцементовозов-цистерн в силосы разгрузочный рукав присоединяют к выгрузочному патрубку цементовоза, и цемент подается непосредственно в силос; через донные разгружатели цемент из силосов загружают в автоцементовозы. Передвижение вагонов вдоль разгрузочного фронта осуществляют маневровой лебедкой. Таблица 5.9 Характеристики прирельсовых складов цемента Показатель 360 2500 4000 И АД иб Производительность склада по приему цемента, т/ч Производительность склада при выдаче цемента, т/ч: - струйным насосом - пневматическим насосом - камерным насосом - винтовым конвейером Число силосов Диаметр одного силоса, м Высота силоса, м Установленная мощность оборудования, кВт Расход сжатого воздуха, м3/мин Расход тепла на отопление склада при температуре воздуха –30 ºС, МДж/ч 240 Вместимость склада 480 720 1100 1700 38 38 38 38 70 70 100 100 16,5 20 30 30 4 3 10,1 16,5 20 30 30 6 3 10,1 16,5 20 30 30 4 3 16,1 16,5 20 30 30 6 3 16,1 20 20 20 20 40 40 40 40 4 6 4 6 6 6 6 6 14,74 14,74 25,54 25,54 141,5 156,5 141,5 156,5 192 244 291 373 36,5 36,5 36,5 36,5 71,5 71,5 71,5 71,5 43 43 43 43 51,5 51,5 51,5 51,5 Производительность каждого склада по приему цемента из крытых вагонов составляет 20 т/ч, из вагонов-цементовозов с пневматической выгрузкой – 95 т/ч. Каждый прирельсовый склад обслуживают 3–5 чел. 5.12. Основные требования к складской переработке органических вяжущих К органическим вяжущим, применяемым в дорожном строительстве, относятся битумы (природные, нефтяные, сланцевые) вязкие и жидкие и дегти (каменноугольные, торфяные, древесные). 122 С При перевозке и хранении битумные и дегтевые материалы должны быть защищены от атмосферных воздействий и возможного загрязнения. При разгрузке, хранении, выдаче на производство органические вяжущие, как правило, подвергаются нагреву. Нагревание органических вяжущих материалов выше рабочей температуры недопустимо, так как приводит к испарению легких фракций, проявляются процессы разложения высокомолекулярных органических соединений и изменения свойств вяжущих. В общем случае хранение и переработку органических вяжущих производят на специальных базах или в битумных цехах асфальтобетонных заводов. В процессе переработки могут осуществляться следующие операции: - нагрев до температуры, позволяющей перекачивать вяжущее; - выпаривание воды; - введение поверхностно-активных и других добавок; - разжижение битума разжижителями для получения менее вязких марок битума или смешение вязких и жидких битумов (или дегтей). При работе с битумами и дегтями должна быть обеспечена охрана труда работающих. Дегтевые материалы (особенно пек) вызывают раздражение кожи и слизистых оболочек, особенно в жаркую погоду. Рабочие должны быть снабжены специальной одеждой и индивидуальными защитными приспособлениями, а погрузоразгрузочные работы с дегтями предпочтительнее вести ночью или в прохладное время. На территории баз органических вяжущих и в битумных цехах АБЗ должны строго соблюдаться правила пожарной безопасности. Они должны быть обеспечены необходимым противопожарным оборудованием и инвентарем. И АД иб 5.13. Транспортирование органических вяжущих и погрузоразгрузочные работы на складах Из различных видов органических вяжущих основным видом, транспортируемым на значительные расстояния, являются нефтяные вязкие и жидкие битумы. Известны следующие основные способы транспортировки нефтяных битумов: в железнодорожных цистернах; битумных полувагонах-бункерах; простых вагонах, платформах и полувагонах, автобитумовозами; тарные перевозки в деревянных и железных бочках. Твердые битумы и битумы специальных марок перевозят в обычных железнодорожных вагонах, платформах и полувагонах-углярках, а тарные перевозки битумов осуществляют в небольших количествах железнодо- 123 С рожным и речным транспортом в районы Крайнего Севера, Якутии и др., где нет прямой железнодорожной связи. Дорожные битумы перевозят по железной дороге в специальных битумных полувагонах-бункерах (вязкие) и в цистернах (жидкие). Наиболее распространенным способом транспортировки жидких дорожных битумов является перевозка их в четырехосных железнодорожных цистернах емкостью 50 т. В период с 1 апреля по 1 октября их перевозят без подогрева. В таких цистернах в указанный период перевозят основное количество жидкого битума от нефтеперерабатывающих заводов до станций назначения на большие расстояния протяженностью до нескольких тысяч километров без каких-либо осложнений. Потребители, получающие битум в больших количествах, сливают его из цистерны в специальные сливные металлические или железобетонные емкости или битумоприемники, снабженные паровыми змеевиками для подогрева битума. В зависимости от конструкции сливных устройств слив проводят либо сбоку железнодорожного полотна, либо между рельсами. Продолжительность слива зависит от температуры битума в цистерне. В отдельных случаях, когда битум приходит остывшим, его подогревают паром. При этом битум сильно обводняется и продолжительность слива увеличивается. Подогрев паром застывшего жидкого битума при сливе из цистерн недостаточно эффективен и часто приводит к обводнению продукта, а в случае применения переносных змеевиковых подогревателей связан с большими потерями времени на разогрев и простоями цистерн под сливом. Битумные цистерны с термоизоляцией и цистерны, оборудованные змеевиками для внутреннего подогрева, предназначены для перевозки жидких и вязких дорожных нефтяных битумов. Наружная термоизоляция цистерны предохраняет битум от быстрого охлаждения в пути, благодаря чему его можно слить в жидком состоянии самотеком. Это особенно важно для перевозок в зимних условиях, когда приходится дополнительно подогревать битум паром через змеевики, расположенные внутри цистерны. Для устройства змеевиков используют трубы диаметром 38–50 мм. Поверхность нагрева в обычных четырехосных цистернах составляет 12–30 м2. Продолжительность разогрева битума перед его сливом зависит от времени года, т.е. от температуры окружающей среды, температуры и давления пара, и обычно составляет 3–4 ч. Эти цистерны не получили широкого распространения из-за большого собственного веса и небольшой полезной перевозной емкости. Кроме того, обогревательные змеевики часто выходят из строя, что приводит к обводнению битума и в связи с этим к осложнению выгрузки и простою цистерн. Причиной нарушения плотно- И АД иб 124 С сти змеевиков могут быть различные толчки и тряска в пути следования, а также их деформация в холодное время года при подаче пара. Битумные полувагоны-бункера в настоящее время являются основным видом подвижного состава для транспортировки подавляющего количества битумов с нефтеперерабатывающих заводов к местам потребления. Они представляют собой четырехосные железнодорожные платформы, на которые поставлены четыре самоопрокидывающихся бункера емкостью 10 т каждый. Эти вагоны для быстрого подогрева битума перед его сливом снабжены паровой рубашкой, т.е. имеют двойные стенки, расстояние между которыми равно 40 мм. На каждом бункере для предотвращения загрязнения битума и попадания в него атмосферных осадков укреплена при помощи шарниров четырехстворчатая крышка из тонкого котельного железа. В нижней части бункера находятся патрубки, соединенные с паровой рубашкой, к которым присоединяют резиновые шланги для подачи перегретого пара; в верхней части стенок бункера имеются отверстия для выпуска отработанного пара. Основной принцип разогрева и выгрузки остывшего битума сводится к тому, чтобы разогреть тонкий слой битума, соприкасающийся с внутренней поверхностью бункера. Этот слой является как бы смазкой между затвердевшим битумом и внутренней металлической поверхностью. В подобных случаях нужно своевременно принять меры, противодействующие отправке бункера с неполностью слитым битумом. Иногда потребители с большим трудом выбирают различными кустарными способами оставшийся битум, но это связано со значительными потерями. Вместе с тем остаток невыбранного битума в бункерах создает большие трудности для железной дороги при зачистке бункеров. При нормальных условиях и соблюдении установленных правил битум разгружается в виде глыбы опрокидыванием бункера. Перед разгрузкой бункера до его опрокидывания после подогрева битума необходимо снять паровые шланги с патрубков. При выгрузке битума из полувагонов-бункеров необходимо соблюдать установленные правила. Во избежание опрокидывания самого полувагона запрещается разгружать одновременно два и более бункеров. Для безопасного открывания крюков опоры бункера снабжены ограничителями. При открывании нужно находиться подальше, в стороне от падающих крюков. Открывать бункера следует со стороны, противоположной той, в которую их опрокидывают. Для перевозки битума потребителям, находящимся на расстоянии примерно до 300 км от пункта производства битума, в основном используют автобитумовозы. Для перевозки битумов с нефтеперерабатывающих заводов в основном используют автобитумовозы грузоподъемностью 15, 7, 5 и 3,6 т. И АД иб 125 5.14. Технологические схемы и компоновка складов органических вяжущих С Технологический процесс работы склада органических вяжущих состоит из следующих операций: - выгрузка вяжущих из транспортных средств; - хранение вяжущих в специальных хранилищах; - подготовка вяжущего для применения в том или ином технологическом процессе, включая приготовление составленных вяжущих заданного качества; - выдача готового вяжущего в смесительный цех завода или в транспортные средства. Основным видом органических вяжущих, применяемых в дорожном строительстве, является битум, поэтому работу складов и их устройство рассмотрим на примере битумохранилища. Битумохранилища классифицируются аналогично другим видам складов в зависимости от вида внешнего транспорта (прирельсовые, притрассовые). В зависимости от срока эксплуатации битумохранилища подразделяются на постоянные (стационарные) и временные (неинвентарные и инвентарные передвижные). По способу постройки битумохранилища бывают наземные, полуямные и ямные, что определяется главным образом уровнем залегания грунтовых вод. В связи с тем, что одним из основных технологических процессов подготовки битума является его тепловая обработка, битумохранилища классифицируются по способу подогрева или по виду теплоносителя: - с паровым разогревом; - масляным подогревом; - электрообогревом; - газовым обогревом. Собственно битумохранилища представляют собой специально оборудованные емкости, в которых хранят и производят предварительный подогрев вяжущих. Хранилища состоят из емкости-резервуара, приямка, систем подогрева и перекачки. Стационарные битумохранилища имеют емкость до 3000 т и состоят из отдельных секций емкостью 250–600 т каждая, что позволяет хранить битумы различных марок. Стационарные битумохранилища, как правило, закрытого типа, выполнены из бетона или железобетона. Дно хранилища имеет уклон 1–3‰ в сторону приямка. И АД иб 126 Емкость временных хранилищ ямного, полуямного или наземного типов изменяется в широких пределах но, как правило, не превышает 500 т. Стенки и днища укрепляют сборными железобетонными плитами. Для предотвращения обводнения битума атмосферными осадками, засорения пылью емкости должны иметь кровлю. Инвентарные передвижные хранилища представляют собой металлические цистерны различной емкости, оборудованные системой подогрева и поддерживания рабочей температуры битума. Характеристики битумных цистерн приведены в табл. 5.10. С Таблица 5.10 Битумные цистерны Битумные цистерны ДС-65 ДС-118 Д-649 ДС-92 10 30 30 30 Газовый Электрический 26 - Показатель И АД иб Вместимость цистерны, м3 Способ нагрева битума Расход топлива, кг/ч Установленная мощность, кВт: - электродвигателей - электронагревателей Сохраняемая температура битума, °С Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота Масса, кг - 7,5 - - До 170 84 До 170 84 До 170 45 До 170 6200 3000 4100 5400 8025 2760 3800 5970 8025 2760 3800 5050 7492 3380 4025 5465 На рис. 5.5 приведена схема нагревательно-перекачивающего агрегата Д-592 (выпускается в двух унифицированных модификациях Д-592 и Д-592-2). Все шире начинают применяться битумохранилища с центральным забором битума, они оборудуются передвижным плавающим нагревательно-заборным устройством. По этой схеме вяжущее в месте нагрева всасывается заборным устройством и перекачивается в битумоплавильные котлы. Нагревательно-перекачивающий агрегат Д-592 представляет собой самоходную тележку с фермой типа мостового крана, на которой монтируют пульт управления 3 и механизмы: подъема, разогрева, передвижения, насосной установки, паробитумопроводной сети и гидропривод подъема. Нагреватель состоит из пакета трубчатых регистров. Внутри его установлен битумный насос, откачивающий готовый битум в битумные котлы. Этот агрегат выгодно отличается от стационарных донных регистров, выполняющих роль разогревателей. Ремонт донных разогревателей можно выполнять только после полного спуска битума из хранилища. Агрегат 127 Д-592 является комплектующим оборудованием асфальтосмесительных установок Д-508 и Д-617. С И АД иб Рис. 5.5. Схема нагревательно-перекачивающего агрегата Д-592: 1 – механизм перемещения; 2 – тележка; 3 – пульт управления; 4 – гидропривод механизма подъема; 5 – лебедка для подъема и опускания нагревательного узла; 6 – паробитумопровод; 7 – магистральный битумопровод; 8 – гибкий металлорукав; 9 – отвод конденсата; 10 – трехшарнирный обогреваемый битумопровод; 11 – электродвигатель: 12 – подводящий паропровод; 13 – пакет трубчатых регистров;14 – короб Характеристика нагревательно-перекачивающих агрегатов приведена в табл. 5.11. Таблица 5.11 Характеристика нагревательно-перекачивающих агрегатов Показатель Производительность при нагревании битума от 10 до 90 ºС и влажности до 5%, т/ч Расход пара, кг/ч Давление пара, МПа Площадь теплоотдающей поверхности регистров, м2 Производительность битумного насоса, т/ч Габаритные размеры нагревательного агрегата, мм: - длина - ширина - высота Масса, кг Д-592 (ДС-31) Д~592х2 3 5 280 0,6–0,8 75 14 560 0,6–0,8 75х2 14 2600 2600 930 2800 2600 2600 860 3100 Пароподогрев органических вяжущих остается пока наиболее распространенным способом разогрева. При этом способе по дну битумохранилища укладывают трубы на бетонных опорах, а в приямке устраивают систему паровых регистров (в виде змеевика, трубчатых цилиндров или 128 плоских батарей) (рис. 5.6). По трубам и регистрам пропускают насыщенный пар. Максимальная температура нагрева вяжущего достигает 100– 110 ºС.. Пар в систему подают от котельных или передвижных парообразователей. Пароподогрев не требует сложного оборудования, пожаробезопасен. К недостаткам его относятся невысокая температура нагрева битума и возможность его обводнения вследствие образования неплотностей в соединениях труб или отверстий в трубах. С И АД иб Рис. 5.6. Схема хранилища с паровым донным подогревом: 1 – донные паронагреватели; 2 – приямок подогрева битума до более высокой температуры; 3 – паронагреватель в приямке зоны откачки битума; 4 – машинное отделение; 5 – битумный насос; 6 – ключ управления краном; 7 – отвод конденсата; 8 – ввод пара; 9 – манометр; 10 – парораспределительная труба с патрубком; 11 – подвод пара к нагревателю приямка; 12 – подвод пара к шиберному затвору; 13 – подвод пара к донному нагревателю; 14 – паропровод Иногда в качестве теплоносителя используют различные нефтяные масла. В этом случае вяжущие материалы можно подогревать до рабочей температуры (например, вязкие битумы до Т=170–180 °С). Этот способ экономичнее пароподогрева, однако коксование масел в трубах и батареях приводит к их загрязнению, необходимости чистки и сокращению срока службы. Газовый подогрев является достаточно экономичным способом и позволяет достигать высокой температуры вяжущего. В зависимости от способа получения газа при сжигании топлива и подачи его в систему нагрева возможны следующие три схемы: 1. Схема первая – вяжущие материалы подогреваются отходящими из плавильной установки или котлов горячими газами. Газы, образующиеся при сжигании топлива в плавильне, с помощью системы задвижек отводятся от вытяжной трубы и подаются в жаровые стальные трубы диаметром 10 дюймов, проложенные через приямок и по дну хранилища. От- 129 С работанные охлажденные газы отводятся в атмосферу вентилятором через вытяжную трубу хранилища. Подогретые в приямке вяжущие материалы перекачиваются насосом в плавильню. При такой схеме подогрева хранилище совмещается с плавильней. Поскольку используются отходящие газы, коэффициент полезного действия плавильной установки повышается. По сравнению с пароподогревом в результате применения такой схемы снижается себестоимость приготовления органических вяжущих материалов примерно на 3–8%. Однако при этом способе повышается пожароопасность, в связи с чем необходимо разрабатывать специальные мероприятия по пожарной профилактике. Кроме того, эта схема не обеспечивает подогрева материалов до требуемой температуры при низких температурах наружного воздуха (в районах с холодным климатом); её можно рекомендовать лишь для южных районов страны. 2. Схема вторая – вяжущие материалы подогреваются газами от сжигания твердого или жидкого топлива в газогенераторных установках или специальных печах. Схема 2 установки принципиально не отличается от схемы 1. Диаметр жаровых труб принимается 3–4 дюйма. Для вытяжки отработанных газов из жаровых труб используют вентиляторы низкого давления (до 0,9 атм). Рассматриваемая схема 2 обладает преимуществами и недостатками по сравнению со схемой 1, с ней несколько экономичнее, она имеет повышенную теплоотдачу, поэтому может применяться в районах с прохладным климатом. 3. Схема третья – вяжущие материалы подогреваются от газовой горелки. Как и в двух первых схемах, прокладывают жаровые трубы диаметром 8–10 дюймов в хранилище и 2–2,5 дюйма в приямке. В связи с высокой температурой газов устанавливают вентиляторы с давлением не менее 2–3 атм. Схема 3 обеспечивает более экономичный подогрев вяжущих по сравнению со схемами 1 и 2. Для подогрева вяжущих в хранилище и приямке используют различные электронагреватели (рис. 5.7). Пластинчатый нагреватель состоит из 6 стальных листов размером 510x710 мм, толщиной 0,32–0,35 мм, которые разрезаются на 9 зигзагообразных полос шириной разреза 4 мм. Стальные листы изолированы между собой деревянными брусками размером 4х4х60 см, прокладками из листового асбеста толщиной 2 мм и стянуты болтами. В результате создается пакетный нагреватель общей длиной полосы 38 см. Поверхность нагрева такого нагревателя 4 м, напряжение 50–65 В, мощность 5,5 кВт, вес около 20 кг. Нагреватели опускают в хранилище или приямок на подвесках. Лучшим является жесткое закрепление нагревателей, облегчающее их извлечение из вяжущих материалов для чистки и ремонта. И АД иб 130 а) 1 2 б) 6 3 8 5 9 4 7 С 6 И АД иб Рис. 5.7. Электрические нагреватели: а – пакетный пластинчатый; б – трубчатый пакетный; 1 – асбестовые прокладки; 2 – натяжные болты; 3 – деревянные бруски; 4 – нагревательные пластины; 5 – выводные концы элемента; 6 – подвески; 7 – асбоцементные трубы; 8 – нагревательная спираль; 9 – стальные полосы Лучшие типы электронагревателей – плоские. В трубчатых нагревателях происходит шлакование вяжущих материалов на спиралях внутри труб и загрязнение их примесями вяжущих. С помощью электроподогрева органические вяжущие материалы можно нагревать до 160–180 ºС. Стоимость электроподогрева вяжущих материалов в 1,5–2 раза меньше стоимости паронагрева. Электроподогрев, обеспечивая существенное снижение стоимости приготовления вяжущих материалов и улучшая санитарно-гигиеническое состояние баз, требует, однако, большого количества энергии, вызывает трудности при эксплуатации, в частности, при подъеме нагревателей для их чистки и ремонта. Подогрев инфракрасными лучами основан на использовании тепловой энергии электрических рефлекторов-излучателей. Четыре рефлектора помещены в герметически закрытый алюминиевый корпус. Корпус ребристый, что позволяет довести его площадь нагрева до 13 м на 1 т разогреваемого битума. Спираль электронагревателя из нихромовой проволоки монтируют на термоизоляционном конусе. При нагреве температура спирали повышается до 120 °С и создает мощность до 3,5 кВт на 1 м нагревательной поверхности. Размеры нагревателей от 32 до 74 см, производительность их от 100 до 1000 кг/ч при температуре нагрева материалов до 100 °С. Преимущества таких нагревателей: излучатель не контактирует с 131 С поверхностью нагрева, при выходе из строя одного излучателя работа нагревателя не приостанавливается, ввиду небольших размеров и простоты конструкции нагреватели очень удобны при эксплуатации. При использовании специальных нагревателей забор битума производится в хранилище, котловане или любой емкости, и за один цикл битум доводится до рабочей температуры 160 °С. Конструкция такого нагревателя приведена на рис. 5.8. Под колпаком монтируют электронагреватель, представляющий собой соединенные керамическими планками-изоляторами секторы из стального листа толщиной 3 мм с зигзагообразными разрезами. Непосредственно над нагревателем расположен змеевик из стальных труб диаметром 2 дюйма, общей длиной 80 м. Сверху змеевик покрыт теплоизоляцией. На центральной оси нагревателя установлены электродвигатель и насос для перекачки битума. Нагреватель смонтирован на подвеске, с помощью которой он может опускаться по мере уменьшения количества битума в резервуаре. И АД иб а б Рис. 5.8. Комбинированный электронагреватель для бескотлового приготовления битума: а – разрез нагревателя; б – вид нагревательного элемента снизу; 1 – нагревательный элемент; 2 – змеевик; 3 – планки керамического изолятора; 4 – теплоизоляция; 5 – электромотор; 6 – подвеска; 7 – шестеренчатый насос; 8 – выходное отверстие змеевика; 9 – входное отверстие шестеренчатого насоса; 10 – секторы из стального листа При нагревании металлического сектора возникает инфракрасное излучение, направленное в сторону битума, находящегося в хранилище, и в сторону змеевика. При опускании нагревателя к поверхности битума по- 132 С следний интенсивно нагревается. Температура нагревательного элемента достигает 400 °С. Битум, нагретый в тонком поверхностном слое, быстро засасывается насосом и подается в змеевик. Пройдя путь 80 м по змеевику, битум нагревается до температуры 160 °С и через выходное отверстие подается в автогудронаторы, смеситель или рабочую емкость. Битум с нижних горизонтов хранилища устремляется вверх, в воронку, возникающую при заборе верхних слоев битума. Таким образом, весь битум проходит две стадии нагрева: вначале под колпаком, затем в змеевике до рабочей температуры. У нагревателя есть ряд преимуществ перед другими способами электронагрева и нагревом с помощью инфракрасного излучения. Обычно рефлектор инфракрасного излучателя теряет часть тепла. В комбинированном нагревателе это тепло используют для нагрева змеевика, что повышает КПД нагревателя. Электроспираль обычных рефлекторов нагревается до высокой температуры (1200 °С), это вызывает шлакование битума и быстро выводит из строя спираль. При использовании такого нагревателя температура сравнительно невысока и нагреватель можно приближать к поверхности вяжущего без риска вызвать шлакование, срок службы нагревателя увеличивается. Производительность одного нагревателя 1–1,2 т/ч, мощность 120 кВт. В хранилище может быть установлено несколько нагревателей. Недостатком нагревателя является его высокая мощность, что требует большого расхода электроэнергии. Для обезвоживания вяжущих материалов и нагрева их до рабочей температуры служат плавильные установки, в которых также разжижают и приготовливают составленные вяжущие. Плавильни состоят из нескольких (2 –5) котлов, соединенных между собой. Технологический процесс работы плавильных установок состоит из следующих операций: перекачки подогретого до температуры 80–100 °С вяжущего из хранилища в котлы; обезвоживания его при нагреве до температуры 110–120 °С; нагрева до рабочей температуры и выдачи вяжущего. Для перекачки вяжущих материалов из хранилища в плавильню применяют битумные насосы. Органические вяжущие перекачивают по металлическим трубам диаметром 3–4 дюйма. Для уменьшения теплопотерь трубопроводы изолируют с поверхности различными материалами малой теплопроводимости: шлаковатой, асбестом и др. Более эффективная изоляция битумопроводов достигается, когда их помещают в трубе (рубашке), по которой циркулирует утеплитель (газ, пар). В некоторых случаях используют электроподогрев трубопроводов. И АД иб 133 С Технология обезвоживания и нагрева вяжущих сводится к следующему. После загрузки котла вяжущим в количестве не менее 50–60% его емкости начинают подогрев, медленно повышая температуру. Затем котел догружают до 75–80% объема. Для ускорения подогрева и предотвращения вспенивания применяют механическое перемешивание или циркуляцию материала с помощью насоса. Пенообразование обводненного битума может вызвать выплески и пожар. Весьма эффективно применять противопенные химические добавки, например, низкомолекулярный синтетический каучук СКТН-1 (2–3 капли на 10 т вяжущего) или МКТ-1 (4–6 капель на 10 т вяжущего). После выпаривания влаги вяжущий материал перекачивают в рабочий котел, где его продолжают нагревать до рабочей температуры (130–170 °С), предусмотренной технологическим процессом. При этом необходимо иметь в виду, что перегрев вяжущих значительно ухудшает их физико-механические свойства. Если в процессе работы возникают перерывы при заборе вяжущих продолжительностью более 5 ч, то температура нагрева за это время может понизиться по отношению к нормальной на 25–30 °С. Общая продолжительность нагрева зависит от марки вяжущего, рабочей температуры, типа плавильни, температуры воздуха и колеблется от 5 до 12 ч. В котлах плавильни также разжижают битумы и дегти. Для разжижения битума класса СГ в обезвоженный и подогретый до температуры 90–100°С битум вводят легкие разжижители (лигроин, керосин и др.) и перемешивают до однородного состояния. Для разжижения битумов класса МГ применяют по этой же технологи тяжелые разжижители: нефть, мазут, жидкие битумы, каменноугольное масло и др. Если необходимо приготовить составленный битум, то составные части нагревают до рабочей температуры и смешивают, вливая битум с меньшей вязкостью в котел с битумом большей вязкости. При перекачке битумов топки котлов по соображениям противопожарной безопасности выключают. Бескотловой способ нагрева органических вяжущих материалов был предложен В.И. Колышевым и К.Т. Бессоновым. Принципиальная схема предложенной ими установки состоит в следующем. Из двух специально построенных печей горячие газы поступают в жаровые трубы диаметром 10 дюймов, установленные в хранилище и приямке на бетонных подставках. Битум предварительно подогревают в хранилище, он самотеком поступает в приямок, где дополнительно системой жаровых труб его подогревают до рабочей температуры и сливают в автогудронатор. Впоследствии эта идея получила более глубокое развитие. Было предложено нагревать битум в тонком слое с использованием элек- И АД иб 134 С троэнергии и газа, что послужило основой для разработки бескотлового способа приготовления органических вяжущих материалов. Бескотловая установка для приготовления битума (рис. 5.9) разработана Ростовским-наДону инженерно-строительным институтом. Из хранилища битум подается насосом в напорный бак, где подогревается с помощью электроспирали до температуры 80–85 °С. Из бака битум самотеком поступает на первый и второй лотки, на дне которых смонтированы электроспирали. Проходя эти лотки, нагретый битум в тонком слое обезвоживается и далее поступает на третий лоток, на дне которого также есть электроспираль, и здесь нагревается до рабочей температуры 160–170 °С. Приготовленный битум сливают в раздаточную емкость. Лотки устраивают из железобетона, керамики, досок, обитых листовым железом, и др. Для обеспечения высокого качества приготовляемого материала с однородной заданной температурой большое значение имеет регулирование равномерности подачи битума на лотки. И АД иб Рис. 5.9. Установка для бескотлового электропоточного обезвоживания и подогрева битума: 1 – напорный бак; 2 – лотки из асбоцементных труб; 3 – расходный бак; 4 – защитная решетка; 5 – приямок для битумного насоса; 6 – битумный насос 135 5.15. Примеры технологических расчетов При расчете требуемой производительности базы предварительно определяют общее необходимое количество органических вяжущих материалов Вп , которое должно выпускать база за год [35]: Вп = V1q1 + V2q2 +...+Vnqn, (5.14) С где V1, V2, Vn – годовой объем работ по устройству асфальтобетонного покрытия (мелко-, средне- и крупнозернистого), покрытий и оснований по способам: пропитки, смешения на дороге и в установке, подгрунтовки и т.д.; q1, q2, qn – нормы расхода органических вяжущих материалов на единицу соответствующих работ, т. Отдельно ведут расчет для вязких и жидких вяжущих. Значения принимают по СНиПу или по расчету. В процессе разгрузки, хранения и погрузки происходит частичная естественная потеря материалов. С учетом этого нужное количество материалов И АД иб В = Вп∙К, (5.15) где К – коэффициент, учитывающий естественные потери органических вяжущих материалов, равный 1,013. Для обеспечения бесперебойной работы цеха необходимо иметь некоторый единовременный запас вяжущих материалов Вг, определяемый по формуле Вг =Н∙В/Т, (5.16) где Н – норма хранения неснижаемого запаса материала, сут; принимается для битумов, дегтей и эмульсий в зависимости от условий доставки: по железной дороге –25–30 сут, автомобильным транспортом при дальности доставки более 50 км – 15–20 сут и менее 50 км – 12 сут; Т – количество рабочих дней в году, определяемое расчетом. Требуемая часовая производительность цеха Вч = В /(N Кв), (5.17) где N – количество часов работы цеха; Кв – коэффициент использования времени, равный 0,85–0,90. Разработка технологического процесса является основным вопросом при проектировании баз (цехов) органических вяжущих материалов. На основе анализа имеющегося оборудования разрабатывают варианты схем технологического процесса. Обосновывая технологическую схему, основное внимание необходимо уделять способу подогрева вяжущих материалов. При возмож- 136 С ности получения в достаточном количестве электроэнергии от линий электропередач предпочтение следует отдавать электроподогреву. Если в районе расположения базы есть газопровод, то наиболее эффективным способом приготовления вяжущих будет газоподогрев. Окончательный выбор способа подогрева вяжущих материалов, как и в целом технологического процесса, должен основываться на технико-экономическом расчете. Расчет основного оборудования сводится к определению размеров хранилища, тепловому расчету, расчету трубопроводов, определению количества котлов плавильни, подбору насосов для перекачки вяжущих материалов. Средняя площадь хранилища [35] S Вг , h (5.18) И АД иб где h – глубина вяжущего в хранилище, принимаемая для временных хранилищ от 1,5 до 3 м, для стационарных – до 4 м. Для битумохранилищ цилиндрической формы вычисляют диаметр резервуара по формуле 4S D . (5.19)  Если устраивают хранилища временного типа, то обычно стены имеют крутизну откоса n от 1:1 до 1:1,5. В этом случае размеры L и b по дну уменьшают на величину 0,5nh, а размеры по бровке увеличивают на 0,5nh + 0,2n . Если на базе организуют хранение различных органических материалов, то предварительно для каждого из них вычисляют Вг и площадь S . После этого устанавливают общие размеры хранилища, предусматривая хранение материалов в различных секциях. Тепловой расчет хранилищ сводится к определению требуемого количества тепла и параметров нагревательных приборов. Общее количество тепла (ккал/ч), необходимое для нагревания органического вяжущего материала в хранилище, определяют по формуле [35] Q = Kn[BчСб (t2 – t1) +  BчСв(t2 – t1)], (5.20) где Kn – коэффициент, учитывающий теплопотери, принимается в расчетах равным 1,2; Bч – производительность хранилища по вяжущему, кг/ч; Сб – удельная теплоемкость вяжущего, ккал/кг град, для битума, равная t °С 30–65 65–120 120–150 150–180 Сб, ккал/кгград 0,30 0,35 0,40 0,45 137 АД иб С t2 и t1 – конечная и начальная температуры вяжущего, °С;  – средняя обводненность вяжущего в долях единицы, обычно равная 0,03–0,08; Св – удельная теплоемкость воды, ккал/кгград. Расчет ведут отдельно для резервуара хранилища и для приямка, поэтому значения начальной и конечной температур будут различны. При одноступенчатой схеме: для резервуара t1 =10–15 °С; t2 = 50–70 °С; для приямка t1 = 50–70 °С; t2 = 120–130 или 160–180 °С (в зависимости от марки вяжущего). При двухступенчатой схеме: для резервуара t1=10–15 °С; t2= 50–70 °С; для приямка t1 =10–15 °С; t2 = 120–130 °С. При бескотловом способе: для резервуара t1 =10–15 °С; t2 = 50–70 °С; для приямка: t1 =50–70 °С; t2 = 70–85 °С. По величине Q рассчитывают нагревательные устройства. При пароподогреве определяют длину и диаметр змеевиков (отдельно для резервуара хранилища и для приямка) и площадь нагрева паровых котлов. Поверхность нагрева змеевиков для резервуара или приямка определяют [35]: 2Q S3 = , (5.21) K (tн  tк  t1  t2 ) где K – коэффициент теплопередачи, принимаемый в расчетах равным 40 ккал/ м2 ч.град при t  100 °С и 60 ккал/м2 ч.град при t > 100 °С; tн – температура насыщенного пара, зависящая от его давления и равная 158 °С при р = 6 атм и 170 °С при р =8 атм; tк – температура конденсата, принимаемая в зависимости от его давления и равная 120 °С при р = 2 атм. Требуемая поверхность котла (м2) Sк = 1,2(Q1  Q2 ) , q (5.22) И где 1,2 – коэффициент, учитывающий потери тепла в котле; Q1 и Q2 – количество тепла, расходуемое на нагревание материалов в резервуаре хранилища и в приямке соответственно, ккал/ч;  – теплосодержание пара, ккал/кг; q – паропроизводительность котла, кг/м2 ч. По величине Sк подбирают площадь нагрева котла и его марку. Задаваясь диаметром трубопровода (d = 2,5–3 дюйма) и имея значения S3, вычисляют длину змеевиков паропровода (отдельно для резервуара хранилища и приямка): l= S3 . d 138 (5.23) Количество котлов плавильной установки m= Вс  1, Пк (5.24) где Вс – суточная потребность в вяжущих материалах, т; 1 – резервный котел; Пк – производительность одного котла, т/сут, Пк = С 24Vк Кв К з Кн , t з  tн  tв (5.25) И АД иб здксь Vк – емкость котла, м3; Кв – коэффициент использования рабочего времени, равный 0,85–0,95; Кз – коэффициент неравномерности забора материала, равный 1,1–1,3; Кн – коэффициент наполнения котла, равный 0,75–0,80, а при использовании СКТН-1 – 0,85–0,95;  – плотность вяжущего, т/м3; tз, tн, tв – время на загрузку, нагрев и выгрузку материала, ч. tз = Vнн К , Пн (5.26) где Пн – производительность насоса при загружении котла, т/ч. Значение tн принимают от 5 до 10 ч. Для транспортировки на базе органических вяжущих материалов диаметр трубопроводов d рассчитывают по формуле d= 4q , Vt (5.27) где q – емкость, которая должна быть заполнена, м3; V – скорость движения вяжущих материалов в трубопроводах, м/с, принимаемая равной 0,6–0,9; t – время заполнения этой емкости, с. Диаметр трубопроводов для транспортировки органических вяжущих материалов обычно равен 75–125 мм. Для перекачки материалов производительность насоса должна быть равна V Пн = 2 , (5.28) t3 где V2 – емкость, м3, которую нужно заполнить за время t3 , с. При расчете Пн необходимо исходить из максимальной емкости на базе. Производительность насоса рассчитывают по емкости котла плавильной установки. 139 Трубопроводы для перекачки вяжущих располагают в канале или на подвесках. Устройство трубопроводов в каналах целесообразно на стационарных базах. На притрассовых базах их обычно располагают на высоте 2–2,5 м с устройством термоизоляции; в местах проезда транспорта, учитывая его габариты, эту высоту увеличивают до 4–4,5 м. Контрольные вопросы С 1. Что входит в состав организации работ по снабжению материалами производственных баз? 2. Что понимается под нормой расходов материалов? 3. Что понимается под производственной нормой расхода материалов? 4. По каким признакам классифицируются склады? 5. Как классифицируются склады по условиям хранения материалов? 6. Как определяется площадь склада ? 7. Что нужно знать при определении железнодорожного тупика при разгрузке материала? 8. Какие мероприятия следует предусматривать для обеспечения сохранения качества складируемых материалов? 9. Какие склады материалов относятся к открытым? 10. Какие склады материалов относятся к унифицированным? 11. Что необходимо предусматривать при хранении порошкообразных материалов для устранения их потерь и сохранения качества? 12. Как называются склады для хранения цемента, минерального порошка и других порошкообразных материалов? 13. За счет каких средств механизации транспортируют цемент, минеральный порошок? 14. Какими способами транспортируют битум? 15. Из каких операций состоит технологический процесс работы склада органических вяжущих? 16. Какие существуют способы подогрева битума? 17. Что используется для перекачки и транспортирования битума на АБЗ? И АД иб 6. ЗАВОДЫ И ПОЛИГОНЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ 6.1. Классификация заводов и полигонов В настоящее время создана мощная, оснащенная передовой техникой промышленность сборного железобетона, обеспечивающего потребность дорожного строительства. Это прежде всего выпуск дорожных плит различной формы (квадратные, прямоугольные, круглые, шестиугольные), трубы различных диаметров, кольца, бортовые камни, поребрики, блоки водоотводных сооружений, тротуарная плитка различной конфигурации и т.д.). 140 С Предприятия по производству бетонных и железобетонных изделий делят на заводы и полигоны. Заводы – это предприятия, на которых основные технологические процессы выполняются в помещениях (цехах). К полигонам относят предприятия, на которых бетонную смесь и арматуру приготавливают в цехах, а все остальные процессы – формование, твердение и отделку изделий – выполняют на открытых площадках. На полигонах в основном применяют агрегатную и стендовую технологию. Строительство полигонов не требует больших капитальных затрат, но позволяет значительно увеличить производительность предприятия. Полигоны могут быть стационарные и передвижные, приближенные к месту строительства. Для приготовления цементобетонных смесей используются цементобетонные смесители гравитационного и принудительного перемешивания. В состав заводов и полигонов входят: склады заполнителей, цеха по подготовке арматуры и арматурных каркасов, установки по подготовке заполнителей щебня и песка, т.е. сортировка, дробление щебня, промывка, растворосмесительные или бетоносмесительные цеха, площадки формирования и твердения бетона, склады готовой продукции. Кроме этого, на площадках могут быть ремонтные мастерские, котельные, компрессорные, склады топлива, заводоуправление, лаборатория и т.д. И АД иб 6.2. Технология изготовления изделий и конструкций Технологии производства сборных железобетонных изделий и конструкций состоит из следующих основных процессов [37]: - прием, хранение и транспортировка сырья; - заготовка арматуры; - приготовление бетонной смеси; - изготовление (формовка) изделий и конструкций; - ускоренное твердение (пропарка); - распалубка; - хранение готовой продукции. Технологии изготовления железобетонных изделий на заводе ЖБИ и полигоне практически не различаются: склад каменных материалов и цемента (при наличии на заводе бетоносмесительного цеха); склад арматурной стали, заготовка арматуры, формование изделий, ускорение твердения железобетонных изделий, складирование готовых изделий. Генеральный план полигона приведен на рис. 6.1. В технологический процесс включают непрерывный контроль качества на всех операциях. Операции по разгрузке и складированию сырья, подаче заполнителей и цемента в смесительный цех аналогичны тем, которые выполняются на цементобетонных заводах. Арматурные цеха выполняют заготовку арматурных элементов, сборку и сварку каркасов, изготовление закладных де- 141 С талей. При комплектовке полигонов оборудование устанавливают так, чтобы свести к минимуму транспортные операции. При проектировании арматурных цехов на полигоне выполняют следующие основные требования [38]: 1. Для хранения стали, листов и стержней необходимы закрытые неотапливаемые помещения, чтобы предохранить сталь от загрязнения и коррозии. 2. Арматурная сталь поступает из полувагонов и железнодорожных платформ. Может доставляться бортовыми машинами. Хранят сталь по видам, маркам и сортаменту под навесами. Определяют площадь складов, исходя из размещения складов и станков заготовительного отделения. И АД иб Рис. 6.1. Генеральный план полигона по изготовлению железобетонных изделий: 1 – открытый склад каменных материалов; 2 – автопогрузчик; 3 – площадка для подачи автомобилей-самосвалов; 4 – приемный бункер для каменных материалов; 5 – наклонный ленточный транспортер; 6 – расходные бункеры для каменных материалов; 7 – инвентарный склад цемента; 8 – расходный бункер для цемента; 9 – бетоносмесительное отделение; 10 – передвижная электростанция; 11 – паропровод; 12 – арматурный цех и склад арматурных изделий; 13 – стенд с пропарочными камерами; 14 – склад готовой продукции; 15 – автомобильный кран; 16 – контора; 17 – лаборатория; 18 – ремонтно-механическая мастерская; 19 – материально-технический склад; 20 – туалет; 21 – душ, гардероб В зависимости от вида арматурную сталь подразделяют на прутковую и бухтовую. Каждый моток состоит из одного отрезка проволоки массой до 80–500 кг. Прутки поступают длиной 6, 12 и 24 м. Прутки режут на стержни нужной длины ручными (до 10 мм) или автоматическими 142 С (до 70 мм) способами резки. Сварные каркасы изготавливают из стержней главным образом многоэлектродной точечной сваркой. Отдельные стержни соединяют дуговой сваркой. Формы, в которых изготавливают сборные конструкции и детали, делают разъемными или неразъемными. Борта неразъемных форм отводят на шарнирах в сторону. Формы всех типов должны быть жесткими, чтобы в процессе формования изделий прогиб днища и бортов был не более допустимого. Все формы должны иметь точные размеры, обеспечивающие заданные допуски выпускаемых изделий. Наружные стороны формы окрашивают черным лаком, выдерживающим температуру пропарочных камер. Внутреннюю поверхность формы смазывают специальным составом (эмульсолом) для предотвращения сцепления бетона перед укладкой смеси. Формовка изделий значительно облегчается, если бетонная смесь однородна, ее удобоукладываемость стабильна. Удобоукладываемость характеризуется показателем технической вязкости смеси в формах, а подвижность – осадкой стандартного конуса в см. В большинстве случаев используют жесткие бетонные смеси с жесткостью более 30 с. Водосодержание таких смесей от 125 до 180 л/м3. Приготовление жестких бетонных смесей производят в бетоносмесителях с принудительным перемешиванием. Формы подразделяют на несколько типов: - по организации процесса – неподвижные (стендовые, перемещаемые), передвижные и переносные; - по условиям работы – с напрягаемой арматурой и без; - по конструктивным особенностям – неразъемные, сборно-разборные, с шарнирно открывающимися или отодвигающимися стенками. Формы должны быть чистыми, чистят их стальными щетками или шлифовальными машинами. Смазывают водно-мыльно-керосиновыми эмульсиями. Уплотнение бетонной смеси в формах осуществляют на вибростолах. Для уплотнения и придания смеси определенной формы применяют прессование, вибрирование, вибровакуумирование (рис. 6.2). Воздействие вибрационных импульсов вызывает снижение вязкости и разжижение смеси с одновременным ее уплотнением. В процессе вибрации уплотнение происходит в две стадии: 1. Разрушается первоначальная структура, частицы меняют взаимную ориентацию, перемещаются, контакты между ними нарушаются и под воздействием сил тяжести образуется новая, более устойчивая структура. Объем уменьшается, снижается внутреннее трение за счет цементного раствора. 2. На второй стадии бетонная смесь вибрирует как одно целое. И АД иб 143 а б в г С Рис. 6.2. Схемы уплотнения бетонной смеси в изделиях: а – вибрированием; б – вибровакуумированием; в – вибропрессованием; г – центрифугированием; 1 – стол (виброплощадка); 2 – форма; 3 – вакуум-щит; 4 – виброштамп; 5 – прижимная плита; 6 – бортовая оснастка; 7 – поддон; 8 – железобетонная труба; 9 – центрифуга И АД иб Вибропрессование – метод вибрационного формования с одновременным воздействием на бетонную смесь пригруза, т.е. давления, что повышает эффективность уплотнения бетонной смеси и вдвое сокращает продолжительность уплотнения. При вибропрокате используют станы Н.Я. Козлова. На этих станах изготавливают плиты. При этом бетонную смесь укладывают и уплотняют механизмами. Поступающая смесь распределяется по всей ширине плиты и происходит ее уплотнение специальным вибробрусом. Затем производят прокат виброкатками различного сечения до получения проектной толщины изделия. С помощью центрифугирования изготавливают напорные и безнапорные трубы. Под воздействием центробежных сил бетонная смесь при вращении формы равномерно распределяется по ее стенкам. При этом по периметру формы производят отжатие воздуха и воды. Центробежное формование для уплотнения смеси центрифугированием эффективно применяют при изготовлении напорных и безнапорных труб, бетонных свай, опор линий электропередачи и других конструкций кольцевого сечения (рис. 6.3). Следующая технологическая операция – ускорение твердения изделий в пропарочных камерах. Сущность ускоренного твердения: с повышением температуры среды до 80–100 ºС скорость гидратации цемента значительно увеличивается, т.е. процесс твердения значительно ускоряется. Режим тепловлажностной обработки делят на четыре периода: предварительная выдержка, подъем температуры, изотермический прогрев, охлаждение до температуры окружающей среды. В качестве теплоносителя чаще используют пар. 144 С И АД иб Рис. 6.3. Технологическая схема изготовления труб методом центрифугирования: 1 – накопительный бункер бетонной смеси; 2 – ленточный питатель; 3 – центрифуга; 4 – траверса; 5 – стенд; 6 – консольные съемники; 7 – форма на посту тепловой обработки; 8 – пост разборки, чистки, смазки; 9 – установка для испытания труб; 10 – станок для изготовления фиксаторов арматуры; 11 – стенд для сборки двойных арматурных каркасов Давление может быть нормальным (пропаривание) и повышенным (автоклавная обработка). При тепловой обработке используют автоматизированное регулирование температуры по времени. 6.3. Способы производства железобетонных изделий На заводах железобетонных изделий применяют следующие способы: поточно-агрегатный, поточно-конвейерный и стендовый. Первые два обычно применяют на заводах, стендовый – на полигонах. Поточно-агрегатный способ. При поточно-агрегатном способе производства форму и формуемое изделие передают по потоку от одного технологического поста к другому с помощью кранового оборудования (рис. 6.4). При этом способе формы от одного поста к другому передаются с помощью кранового оборудования с определенным интервалом, зависящим от длительности соответствующей операции. Последовательность изготовления изделий следующая: форма очищается, смазывается, передается на пост формовки, устанавливают арматурные каркасы, заполняют форму смесью, подают на вибростолы, виброуплотняют, затем подают в пропарочные камеры и на пост распалубки и далее на склад готовой продукции. 145 АД иб С Рис. 6.4. Технологическая схема изготовления железобетонных изделий поточноагрегатным способом: а – зона хранения заполнителей бетонной смеси; б – зона приготовления бетонной смеси; в – зона изготовления арматурных каркасов; г – зона формирования и обработки ЖБИ; д – зона хранения и выдачи готовых изделий; 1 – пост разгрузки заполнителей; 2 – приемные бункеры; 3 – накопительные бункеры; 4 – пост разгрузки; 5 – транспортерная галерея; 6 – пневмоподача цемента; 7 – бетоносмесительный цех; 8 – оборудование для производства арматурных каркасов и элементов; 9 – агрегат для термического напряжения арматуры; 10 – пост армирования; 11 – самоходный бетоноукладчик; 12– агрегат для формования изделий; 13 – зона выдержки изделий; 14 – промежуточный склад; 15 – транспортирование ЖБИ; 16 – подъем и транспортирование изделий; 17 – самоходная тележка; 18 – склад готовых ЖБИ И Этот способ позволяет легко перестраиваться на выпуск новых видов продукции, допускает высокий уровень механизации, не требует больших затрат на организацию производства. Конвейерный способ. При конвейерном способе технологический процесс расчленен на элементарные процессы, которые одновременно выполняют на отдельных рабочих местах. Форму и изделие непрерывно перемещают от одного рабочего места к другому, каждое из которых обслуживает закрепленное звено (рис. 6.5). Организуется на заводах большой мощности при массовом выпуске однотипных изделий, к примеру, дорожных плит. При этом способе формуемые изделия и формы перемещаются от поста к посту в строгой последовательности и с определенной заданной скоростью передвижения [32]. 146 С И АД иб Рис. 6.5. Конвейерная технология изготовления железобетонных изделий: I – зоны хранения материалов; II – зона приготовления цементобетонной смеси; III – зона изготовления арматурных каркасов; IV – зона изготовления изделий; 1 – пост разгрузки каменных материалов; 2 – приемные бункеры; 3 – аккумулирующие бункеры; 4 – транспортерная галерея; 5 – расходные бункеры; 6 – смесительное отделение; 7 – силосный склад цемента; 8 – вагон-цементовоз; 9 – пропарочные камеры; 10 – пост укладки термоизоляционного слоя; 11 – пост доводки изделий; 12 – пост формования изделий; 13 – пост укладки арматурных каркасов; 14 – смазка форм; 15 – очистка форм; 16 – передаточная тележка; 17 – пост распалубки; 18 – пост контроля Отформованное изделие подается в камеры пропаривания тоннельного типа, откуда изделие подается на склад. Технологическая последовательность следующая: установка бортовой оснастки, очистка и смазка поддонов и бортовой оснастки, навивка проволочной или установка стержневой аппаратуры и закладных деталей, укладка в формы вагонетки бетонной смеси, уплотнение бетонной смеси и отделка поверхности, контрольный осмотр, подача в тоннельные пропарочные камеры, тепловлажностная обработка, распалубливание изделий, передача изделий на склад готовой продукции, а формы вагонеток на конвейер. Стендовый способ. Технологическая схема изготовления изделий стендовым способом представлена на рис. 6.6. Стендовый способ применяют на полигонах. Производственный процесс изготовления железобетонных изделий выполняется в следующей последовательности: подготовка форм, укладка арматуры, укладка и уплотнение бетонной смеси, тепловлажностная обработка, распалубливание, передача изделий на склад готовой продукции. Обычно формовочная площадка стенда представляет собой бетонную или железобетонную плиту h=12–20 см. По размерам стенды подразделяются на короткие и длинные (короткие – до 30 м, длинные – 70–120 м и более). Формы изготавливают из металла, бетона и железобетона. Укладка смеси в формы производится ленточным бетонораздатчиком. Тепловлажностная обработка производит- 147 ся на месте путем подогрева различными способами. Применяют для ускорения твердения бетона быстротвердеющие цементы. С а г д б в И АД иб Рис. 6.6. Технологическая схема изготовления конструкций на стендах: а – зона хранения и обработки сырья; б – зона приготовления бетона; в – зона изготовления арматурных элементов; г – зона формования и обработки изделий; д – зона хранения и выдачи конструкций; 1 – пост разгрузки заполнителей; 2, 8 – приемные бункеры; 3 – склады каменных материалов; 4 – транспортерная галерея; 5 – расходные бункеры; 6 – пост приготовления бетона; 7 – пост разгрузки цемента; 9 – склад цемента; 10 – стенд; 11 – склад готовой продукции По поточно-агрегатной схеме изготавливают плиты для дорожных покрытий, трубы, кольца, тумбы ограждений, сигнальные или километровые столбы, элементы укрепления откосов и обочин и т.д. Конвейерный способ применяют для массового производства изделий и конструкций, чаще для изготовления преднапряженных плит. Преимущества конвейерной технологии – высокая механизация и автоматизация, высокая производительность. Недостатки – трудность перехода на другие виды изделий. Мощность полигонов 5–15 тыс. м3 в год. Полигоны могут быть оборудованы технологическими схемами: с башенным, портальным, автомобильным, козловым, мостовым кранами. Достоинствами стендового способа являются простота оборудования и его универсальность, недостатком – низкая производительность, т.е. низкий съем продукции с единицы площади. Рассмотрим некоторые технологические операции более подробно. 148 С Транспортирование бетонной смеси. Производят ленточными транспортерами, самоходными бетонораздатчиками, автосамосвалами, пневмотранспортом и вибротранспортерами. Изготовление арматурных каркасов на заводах ЖБИ производят в специальных арматурных цехах. Смазывают формы, чтобы не происходило прилипания изделия к форме, специальными эмульсиями (эмульсолом). Заполнение форм цементобетонной смесью производят только после проверки установки и закрепления арматуры и закладных деталей. Формование железобетонных изделий. Процесс формования состоит в укладке бетонной смеси в очищенные и покрытые смазкой формы с арматурным каркасом, распределении смеси, ее уплотнении и отделке лицевой поверхности изделия. Формы разделяют на две основные группы: изделия с ненапрягаемой арматурой и предварительно-напряженные железобетонные изделия. Бетонную смесь укладывают в формы специальными бетоноукладочными машинами (при малых объемах вручную). Уплотнение смеси в основном производят вибрационным способом глубинными, поверхностными вибраторами. Для более эффективного уплотнения бетонной смеси применяют вибропригруз. Наиболее эффективный способ уплотнения – это вибропрокат на специальных вибропрокатных станах. Для изготовления изделий небольших размеров (тротуарных плит) применяют виброштампование. Различают следующие основные способы виброобработки изделий: а) поверхностный – при котором колебательные импульсы на смесь передаются через поверхность виброформы – через стенки и днище опалубки; б) глубинный – колебательные импульсы передаются через глубинные вибраторы, погружаемые в смесь; в) объемный – колебательные импульсы передаются всему объему смеси. Виброформование с дополнительным механическим воздействием – вибропрессование, вибропрокат и виброштампование. Вибропрессование применяется для особо жестких смесей. Давление прессования находится в пределах 0,05–0,15 кгс/см2 за счет дополнительного пригруза. Вибропрессование может производиться после вибрирования с последующим прессованием в форме. Вибропрокат осуществляется движущимися виброкатками или вибровалками. Существует несколько разновидностей вибропроката: одноступенчатый (на вибропрокатных станках Н.Я. Козлова) и многоступенчатый, который осуществляется на поточных линиях в три стадии: 1) укладка смеси в форму и предварительное формование изделий; И АД иб 149 С 2) силовой вибропрокат при помощи семи последовательно расположенных виброваликов; 3) калибровка изделий, т.е. придание изделию необходимой толщины, выглаживание поверхности. Частота колебания валиков – 3000 кол./мин, амплитуда первого– 0,8 мм, последнего – 0,25 мм, последний выглаживающий. Силовой вибропрокат обеспечивает повышенную плотность изделий (Ку до 0,99), обеспечивает повышенную прочность и долговечность. Виброштампование осуществляется на специальных стендах рабочим органом, которым является виброштамп. Номенклатура выпускаемых изделий (тротуарных плит), изготовленных с помощью виброштампования, представлена в табл. 6.1. Таблица 6.1 Номенклатура выпускаемых изделий Вес, кг Кол-во шт. в 1 м2 Кол-во шт. на поддоне 1П.6 1П.8 197х97х60 197х97х80 2,9 3,8 50 50 540 432 Классика-1 1К.6 1К.6 115х115х60 115х115х80 1,7 2,3 75 75 640 640 Классика-2 1П.6 172х115х60 2,7 50 448 Волна UNI 1Ф.6 240х130х60 3,6 38 400 Execk 3Ф.6 199х197х80 7 25 240 Квадрат 2К.8 97х97х80 1,8 106 864 Большой квадрат 3К.5 397х397х60 19 12 72 Ромб 2Ф.8 295х170х80 6,2 29 200 И АД иб Размер, мм Наименование Артикул Брусчатка Внешний вид Виброштамп погружается в смесь, придает заданные размеры изделию, после чего извлекается и изделие подвергают термообработке. 150 С Тепловлажностная обработка изделий. При естественном твердении в нормальных условиях изделия набирают марочную прочность в 28-суточном возрасте. Для ускорения процесса твердения бетона, уменьшения времени оборачиваемости форм, увеличения производительности заводов прибегают к различным приемам сокращения срока твердения изделий. Это достигается применением тепловлажностной обработки изделий, применением БТУ, повышением активности цемента и различных ускорителей твердения. Наиболее эффективным из перечисленных способов является тепловлажностная обработка железобетонных изделий. Технологический процесс тепловлажностной обработки изделий заключается в воздействии на него горячей и влажной среды парами при температуре 80–100 ºС. Процесс твердения ускоряется в 10–20 раз за счет ускорения процессов гидролиза и гидратации цемента. Тепловлажностная обработка обеспечивает набор прочности бетона > 70% от R28. Затем в процессе дальнейшего выдерживания изделие набирает марочную прочность. Какие отрицательные моменты происходят при тепловой обработке? При форсированном воздействии температуры создаются большие температурные градиенты по толщине изделия. В результате их действия наблюдается усиленная миграция влаги вначале во внутренние слои (т.к. Δt направлен к наружным слоям), затем перераспределение по всему объему (при изотермическом прогреве изделия) и миграция влаги к наружным слоям. 1) → Δt, ← ΔW; 2) t = const, W = const; 3) → Δt, ← ΔW. И АД иб В результате усиленной миграции влаги материал может иметь повышенную пористость. В таком случае он будет обладать пониженными МРЗ, воздействием, а значит, прочностью и долговечностью. В связи с этим бетонное изделие должно выдерживать некоторое время до пропаривания, затем плавно повышать температуру, осуществлять изотермический прогрев и плавное снижение температуры. Автоматизация процесса тепловой обработки обеспечивает заданные точность и стабильность регулирования температуры по установленному режиму, непрерывный контроль технологического процесса с соответствующей сигнализацией. Таким образом, продолжительность полного цикла тепловлажностной обработки изделия при автоматизированном контроле будет складываться: τ = τ1 + τ2 + τ3 + τ4 + τ5, (6.1) 151 С где τ1 – период предварительной выдержки сформованных изделий до тепловлажностной обработки, τ1 = 1,5–3,5 ч; τ2 – период нагрева изделий. Это время определяется допустимыми (критическими) скоростями нагрева во избежание температурных деформаций смеси. Период τ2 зависит от пластичности смеси, массивности изделий. Скорость подъема температуры не должна превышать 35–40 град/ч для жестких смесей и 20–25 град/ч для пластичных смесей; τ3 – период изотермического нагрева зависит от жесткости смеси и величины температуры изотермического прогрева, размеров и формы изделий, τ3 = 6–12 ч; τ4 – период охлаждения изделия. Период τ4 должен быть таким, чтобы резкое снижение температуры не повлекло образования температурных напряжений. Скорость охлаждения смесей: жестких – 50–60 град/ч, пластичных – 30–35 град/ч; τ5 – период выдерживания изделий после пропаривания и охлаждения до tв. Допустимая скорость остывания изделия 8–10 град/ч. И АД иб Изотермический прогрев Снижение температуры Подъем температуры Предварительная выдержка Остывание 2–3 ч 6–12 ч 2–3 ч 1,5–3,5 ч Рис. 6.7. Продолжительность полного цикла тепловлажностной обработки Рекомендуемые режимы пропаривания бетонных и железобетонных изделий приведены в прил. 12. Способы тепловлажностной обработки классифицируют по следующим признакам:  По источнику тепла – пропаривание: а) при повышенной температуре более 100 ºС; б) при пониженной температуре менее 100 ºС. Электронагрев, прогрев различными жидкостями (водой, маслом), методом горячего формования.  По способу передачи тепла – непосредственное соприкосновение изделия с теплоносителем, нагрев через поверхность (контактный), излучением, токами высокой частоты.  По давлению среды – при нормальном давлении (автоклавы).  По режиму работы – периодический, непериодический. 152 С Наиболее распространенный способ – пропаривание при нормальном давлении при температуре 80–100 ºС. Пропаривание осуществляют в камерах ямочного, ячеистого или тоннельного типа – однорядные и многорядные. Автоклавный нагрев заключается в пропаривании изделий из железобетона при повышенных температурах (175–193 ºС), насыщенных паром, под давлением 9–13 атм. Автоклавы представляют собой герметически закрывающиеся камеры длиной 20–30 м, внутри которых изделия перемещаются на вагонетках по рельсам. Режим пропаривания в автоклаве: τ1 – 2–4 ч; τ2 – 3–4 ч; τ3 – 4–5 ч; τ4 – 2–3 ч; τ5 – 1–2 ч. Итого 12–18 ч. Расход пара на 1м3 бетона составляет 300–330 кг/м3. Электронагрев заключается в пропускании через изделие переменного тока и преобразовании его в тепловую энергию. И АД иб 6.4. Контроль качества, приемка и хранение сборных конструкций Качество изготовления железобетонных изделий контролируется на всех этапах производства. Вопросами качества занимаются лаборатории и ОТК. При приемке поступающих материалов проверяют наличие паспортов на сталь, песок, цемент, щебень. В лаборатории проводят контрольные испытания каждой поступающей партии, отбирают пробу 20 кг и проводят испытания (сроки схватывания, НГ, активность). Если арматура поступает в мотках, отбирают пробу по два образца от 10% мотков. Контролируют дозировку материалов при приготовлении смесей. При весовой дозировке отклонения не должны превышать +2%. Контролируют время перемешивания смесей с помощью установленных реле времени. Проверяют качество готовой цементобетонной смеси (Rсж, Rиз, удобоукладываемость). Проверяют качество установленной арматуры, правильность сборки форм, закладных деталей, толщину защитного слоя и т.д. Контролируют степень уплотнения электрическим, механическим или радиометрическим методами. В процессе пропаривания контролируют температуру и режимы термообработки с помощью автоматических программных регуляторов. Каждое изделие, отправляемое потребителю, имеет индивидуальный паспорт, в котором указываются не только основные технические характеристики, но и правила складирования, транспортировки, строповки и т.д. 153 Контрольные вопросы С 1. Что такое завод железобетонных изделий? 2. Чем полигон отличается от завода? 3. Из каких основных процессов состоит технология производства железобетонных изделий? 4. По каким признакам классифицируют формы для изготовления изделий? 5. Какие схемы уплотнения бетонной смеси при изготовлении изделий вы знаете? 6. Какие вы знаете изделия для дорожного строительства? 7. Какие способы железобетонных изделий вы знаете? 8. В чем заключается сущность поточно-агрегатного способа изготовления изделий? 9. В чем заключается сущность конвейерного способа изготовления изделий? 10. В чем заключается сущность стендового способа изготовления изделий? 11. Для чего используется тепловлажностная обработка при изготовлении изделий? 12. Какие периоды тепловлажностной обработки изделий вы знаете? 13. Что такое автоклавирование? 14. Какие режимы пропаривания в автоклаве вы знаете? И АД иб 7. БИТУМНЫЕ И ЭМУЛЬСИОННЫЕ БАЗЫ 7.1. Назначение и размещение битумных баз При строительстве автомобильных дорог расходуют большое количество органических вяжущих материалов, в основном битум. Для вяжущих материалов организуют базы, предназначенные для хранения вяжущих и подготовки к использованию. Битумные базы могут быть самостоятельными предприятиями или входить в состав асфальтобетонного или эмульсионного завода на правах цеха. При расположении базы (цеха) на территории асфальтобетонного завода обслуживающие и вспомогательные сооружения (лаборатория, РММ, душ и др.) могут быть общими. Битумные базы подразделяют на прирельсовые, расположенные у железной дороги, и притрассовые. При проектировании баз назначают их производительность (производственную мощность), выбирают место, технологический процесс, машины и оборудование, способы производства работ, составляют генеральный план (рис. 7.1). Технические характеристики эмульсионных установок представлены в прил. 13. Базы располагают в середине обслуживаемого участка, так как это сократит путь доставки органического вяжущего к месту работы. Если строящаяся дорога значительно удалена от места получения вяжущего, целесообразно иметь две базы: одну вблизи места поступления вяжущего, а другую у дороги. Вопросы размещения баз решают вариантно. База долж- 154 на быть расположена в месте, удобном для приема вяжущего, размещения машин и оборудования [40]. С И АД иб Рис. 7.1. Генплан эмульсионной базы: 1 – установка для приема и складирования исходных материалов; 2 – источники подачи тепла для поддержания или регулирования температуры используемых исходных материалов, системы трубопроводов, приборов производства, насосов и приготовленных эмульсий; 3 – эмульсионная установка; 4 – емкости для хранения эмульсий; 5 – установка для переливания эмульсий в цистерны; 6 – устройство взвешивания поставляемых продуктов; 7– пункт управления и контроля качества приготовления эмульсий Экономически выгодная дальность транспортирования автобитумовозами вяжущего на дорогу составляет 20–30 км. 7.2. Технологические процессы подготовки органических вяжущих Доставка битума. На нефтеперерабатывающем заводе горячий битум из резервуаров самотеком сливают в бункерные полувагоны. После налива и непродолжительного отстоя, необходимого для образования пленки застывшего битума, препятствующей его расплескиванию, бункер 155 С закрывают крышкой. Кроме бункерных полувагонов, под погрузку поступают цистерны-термосы (только для дорожников). Они теплоизолированы и имеют внутри змеевики для подогрева битума до состояния текучести. Битум при доставке с нефтеперерабатывающего завода в цистерне сохраняется в жидкотекучем состоянии в течение 15 сут при температуре воздуха –25 ºС. На месте разгрузки разогревают только сливной патрубок. Нефтеперерабатывающие заводы вырабатывают примерно 85–90% битума, потребляемого дорожниками, а остальное количество производят дорожные организации сами. Средняя дальность возки битума от нефтеперерабатывающих заводов до потребителей часто бывает 1,5 тыс. км, в связи с этим доля транспортных расходов в себестоимости битума у потребителей достигает 40%. Прием и хранение битума. Так как битум может застывать в пути, для разгрузки полувагонов приходится его разогревать, пропуская пар через двойные стенки бункеров, для чего нужен парообразователь. Из опрокинутого бункера битум куском выливается в хранилище. Опрокидывание производят с использованием ручной лебедки. Можно автоматизировать выгрузку. Дорожники вынуждены хранить до 40–50% годовой потребности битума, что требует больших площадей для битумохранилищ и отрицательно сказывается на финансовых возможностях дорожных организаций. Для этого создают прирельсовые разгрузочные склады, работающие по принципу хозрасчета и являющиеся самостоятельными производственными предприятиями, не зависящими от узаконенных норм хранения материалов. Битумохранилища. Предназначены для долговременного или кратковременного хранения битума, нагрева его до состояния текучести и выдачи в установки обезвоживания и нагрева. Одно из основных требований хранения битума – исключить попадание в него атмосферной и грунтовой влаги. Влага усложняет нагрев и значительно увеличивает расход теплоносителей на его подготовку для использования. Все битумохранилища оборудуют системами подогрева битума до текучести, позволяющей перекачивать битум шестерными насосами. Битумохранилища классифицируют по: вместимости резервуара и назначению, положению резервуара, наличию нагревателей и конструкции. По вместимости резервуара до 100 т – битумохранилища временные, 500 т и более – постоянные. Такое разделение условно. По положению резервуара относительно земли битумохранилища бывают наземного и подземного типов. Применяют наземные резервуары стальные и сборных конструкций. В битумохранилищах используют теплоносители для нагрева битума паром, электричеством, горячим минеральным маслом. Наиболее удобны И АД иб 156 С для эксплуатации битумохранилища с заводским оборудованием для нагрева. В хранилищах ямного типа (подземных) используют нагревательноперекачивающий агрегат (паровой регистр) (рис. 7.2), который послойно нагревает и перекачивает битум насосом в автобитумовозы, автогудронаторы, битумный цех АБЗ. Агрегат типа портального крана монтируют на стальном мосту и перемещают вдоль него по рельсам. К мосту на стальных канатах подвешивают нагреватель (калорифер). Для фиксации нагревателя в верхнем положении служит конечный выключатель, а в нерабочем положении его подвешивают на крюках. Нагреватель имеет набор труб, соединенных между собой таким образом, что теплоноситель (пар) последовательно проходит все трубы. Битумный насос расположен среди труб в металлической коробке, обеспечивающей подтекание разогретого битума к насосу только из верхних слоев. И АД иб а б Рис. 7.2. Битумохранилище ямного типа: а – с приямком, расположенным в центре битумохранилища; б – с приямком, расположенным сбоку битумохранилища; 1 – паровой регистр; 2 – битумопровод для забора разогретого битума; 3 – битумохранилище; 4 – битумный насос; 5 – приямок с паровым змеевиком 157 С По мере послойного разогрева происходят опускание нагревателя, нагрев следующего слоя и перекачка его потребителям. Управление агрегатом дистанционное с пульта. В современных нагревательноперекачивающих агрегатах нужно в качестве теплоносителя применять электроэнергию, инфракрасные лучи, горячее минеральное масло, это снижает расход энергоресурсов по сравнению с подогретым паром. Битумные базы предназначены для изменения свойств битумов методом смешения для получения битумов с требуемыми свойствами. Битумы с требуемыми свойствами могут быть получены путем их смешения с другими смолистыми нефтепродуктами, образующимися при переработке нефти. При этом необходимо, чтобы смешиваемые компоненты по величине поверхностного натяжения были близки, т.е. чтобы их растяжимость была близка (растяжимость оценивается дуктилометром). Равномерность смешивания битума с добавками проверяют по температуре размягчения, которая должна соответствовать средневзвешенному значению температур размягчения составляющих компонентов. В качестве таких компонентов можно использовать керосин, кубовые остатки (тяжелые остатки при получении бензина и керосина). При разжижении вязких битумов и получении жидких битумов следует соблюдать требования пожаробезопасности, при этом температура вязкого битума, поступающего на разжижение, не должна превышать 120 ºС. Подогрев жидких битумов безопаснее осуществлять с помощью пара. Качественные вязкие битумы марок БНД приготавливают на нефтеперерабатывающих заводах. При необходимости дорожники организуют производство дорожных битумов путем окисления нефтяного сырья в специальных окислительных установках. Полимерно-битумные вяжущие должны отвечать требованиям ГОСТ Р 52056–2003 [30]. Остаточный продукт перегонки нефти гудрон при температуре размягчения 32–40 ºС поступает в окислительную битумную установку, в которой производится его окисление кислородом с образованием высокомолекулярных соединений. Изменяя производительность и температуру окисления, можно получить битум с различными свойствами. Процесс окисления производится от 40 до 60 часов. При повышении температуры окисления с 210 до 250 ºС увеличиваются растяжимость и глубина проникновения иглы дуктилометра, а при температуре выше 250 ºС эти показатели снижаются. Сырье поступает на переработку при температуре 170–210 ºС в секции шнеколопастной мешалки, в которых установлены фиксаторы. Диспергаторы работают при 480–960 об/мин и производят смешение с кислородом. Добавление к сырью 20% окислительного битума ускоряет процесс окисления на 30–40%. В качестве добавок к битуму для улучшения их свойств могут быть применены: олигомеры, сера, резиновая крошка, рези- И АД иб 158 С на, отходы каучука и др. Так, резиновая крошка в присутствии пластифицирующих материалов при температуре 225–235 ºС и выдерживании в битуме от 30 мин до 3–4 ч довулканизируется и шестеренчатыми насосами перекачивается в емкости; при этом получают более пластифицированный битум. Но для этого кроме битумохранилища и битумоплавильни необходимо иметь дополнительное оборудование: машины для предварительной подготовки резиновой крошки, ее измельчения и нагрева, дозаторы, смесительные установки и т.д. Битумопроводный транспорт. К установке для обезвоживания и нагревания битума, для налива в цистерны, не имеющие износа, в смесительный цех асфальтобетонного завода, на эмульсионные базы битум перекачивают по трубам шестеренными насосами, которые устанавливают на фундамент или передвижную тележку. Битумопроводы монтируют из отдельных секций бесшовных стальных труб диаметром не менее 76 мм, длиной 3,5 м. Их кладут на поверхность земли, на железобетонные стойки, на стойки из старых труб на высоте 3 м от земли по металлическим инвентарным стойкам. В месте проезда транспортных средств битумопровод подвешивают на высоте 4,5–5 м. Битумопровод, насосы, краны должны иметь теплоизоляцию. Обогревают насос паром, горячим минеральным маслом или электричеством. При электрическом способе в паровую рубашку насоса вставляют высокоомную спираль мощностью от 0,5 до 1,0 кВт. Электрический подогрев битумопроводов может быть наружным, т.е. при помощи полосок стали, уложенных на битумопровод и прикрытых асбестом, и внутренним (электростержни). При перекачке битума с дозированием применяют специальные насосы-расходомеры. Обезвоживание и нагрев битума. Нефтеперегонные заводы поставляют битум с содержанием влаги более допускаемых – 2,5%. Часть битума прибывает с обводнением до 10–15%. Для обезвоживания и нагрева его до рабочей температуры применяют различные установки – нагреватели битума. Длительность нагрева существенно влияет на изменение свойств битума, нередко ухудшая их, что требует строгого контроля, автоматизации процесса обезвоживания и нагрева. Цикличные способы нагрева, например в битумоплавильных котлах, должны быть категорически запрещены повсюду. Правильный режим нагрева битума, без перегрева, – важное условие получения качественных асфальтобетонных и других смесей. Нагрев горячим минеральным маслом – наиболее прогрессивный экономичный способ: используют минеральные масла с низкой вязкостью и высокой температурой кипения, не разлагающиеся при высоких температурах и не вызывающие коррозии металлических частей. Низкая вяз- И АД иб 159 С кость масла обеспечивает хороший теплообмен, а высокая точка кипения – работу нагревательной системы без избыточного давления. Для нагрева минерального масла используют специальные агрегаты, которые обеспечивают нагрев битума до рабочей температуры и поддерживают необходимую температуру в обогреваемой цистерне. Нагрев производят форсунками, работающими на дизельном топливе в автоматическом режиме. Система автоматики позволяет вести контроль за температурой и давлением теплоносителя. В топке расположены теплообменники из труб, через которые прокачивают битум. Хранение обезвоженного битума. Обезвоженный и нагретый битум хранят в цистернах с паровым, электрическим и масляным обогревом. Наиболее экономичны цистерны с жидкостным обогревом. Цистерны с электрическим обогревом применяют преимущественно только для хранения битума, а с жидкостным, огневым, комбинированным обогревом используют для хранения битума и его нагрева до рабочей температуры. И АД иб 7.3. Приготовление эмульсий Эмульсии. Основные понятия. Эмульсия – дисперсная система, состоящая из двух взаимно нерастворимых жидкостей, не вступающих в химическое взаимодействие. Одна из них (дисперсная фаза) тонко измельчена (диспергирована) и находится в другой (дисперсной среде). Как правило, одна жидкость представлена гидрофобным маслоподобным веществом (условное обозначение М), другая – водой (условное обозначение В), точнее, водным раствором или суспензией эмульгатора [42]. Гидрофобность – способность данной поверхности не смачиваться водой. Гидрофильность – способность данной поверхности хорошо смачиваться водой. Типы эмульсий. Эмульсии делятся в зависимости от того, какая из жидкостей в них является фазой или средой. Различают эмульсии прямого типа (битум-фаза диспергирована в водной среде М/В) и обратная (вода-фаза диспергирована в битумной среде В/М) (рис. 7.3). Эмульгатор – специальный компонент эмульсии, облегчающий её получение и обусловливающий её устойчивость при длительном хранении. Водорастворимые эмульгаторы катион- и анионактивные. Твердые эмульгаторы применяются в виде водных суспензий для получения битумных паст. Эмульгирование – процесс образования эмульсии, при котором одна жидкость (дисперсная фаза) измельчается (диспергируется) в другой (дисперсионной среде) с образованием глобул. 160 Глобула – это сферическая частица дисперсной фазы в эмульсии, покрытая адсорбируемым слоем эмульгатора. Сферическая форма глобулы обусловлена действием поверхностного натяжения на границе раздела фазы и среды. б а С И АД иб Рис. 7.3. Схемы эмульсий а – прямая эмульсия; б – обратная эмульсия; 1 – жидкость (водный раствор) – дисперсионная среда; 2 – битумдисперсная фаза; 3 – ионы эмульгатора; 4 – жидкость (водный раствор) – дисперсная фаза; 5 – битумдисперсная среда; 6 – ионы эмульгатора Свойства эмульсий: 1. Тип эмульсии: прямая М/В или обратная В/М. 2. Концентрация вяжущего в эмульсии (50–60%). 3. Скорость распада эмульсий: - быстрораспадающиеся – 10–30 мин; - среднераспадающиеся – 30–60 мин; - медленнораспадающиеся – от 1 ч до нескольких суток. 4. Вязкость эмульсии. 5. Однородность. 6. Дисперсность. 7. Устойчивость при хранении. 8. Свойства битума, выпавшего из эмульсии. Битумные эмульсии дорожные должны отвечать требованиям ГОСТ 18659–81 [41]. По смешиваемости с минеральными материалами каждый вид эмульсии подразделяется на три класса: анионные – ЭБА-1, ЭБА-2, ЭБА-3 и катионные – ЭБК-1, ЭБК-2, ЭБК-3. Такое подразделение очень важно для выбора класса эмульсии при использовании в дорожном строительстве, технологии приготовления эмульсии и соответствующего подбора машин и оборудования для ее приготовления. Например, для поверхностной обработки рекомендуются эмульсии ЭБА-1 и ЭБК-2, для приготовления плотных эмульсионно-минеральных смесей, в том числе грунтовых – 161 эмульсия ЭБК-3, но с обязательным введением в смесь 1–2% извести или 2–3% цемента. Для приготовления дорожных эмульсий организуют заводы и базы. Машины для приготовления дорожных эмульсий (рис. 7.4). Принцип механического эмульгирования заключается в продвижении жидкостей, составляющих эмульсию, через узкий зазор между неподвижным статором и ротором, вращающимся с большой скоростью. С Эмульсионные машины Механические диспергаторы Акустические диспергаторы И АД иб Гомогенезаторы Роторного типа Мешалки Плунжерного типа Пьезоэлектрические Лопастные Шнековые Магнитострикционные Пропеллерные Гидродинамические Турбинные Шнеколопастные Рис. 7.4. Машины для приготовления дорожных эмульсий Гомогенизаторы роторного типа: конические, цилиндрические, параболические, зубчатые, извилистые, кулачковые, турбинные (рис. 7.5). Установка по приготовлению битумной эмульсии представлена на рис. 7.6. Процесс приготовления битумной эмульсии на битумно-эмульсионной базе полностью автоматизирован. Автоматизированный пульт управления за приготовлением битумной эмульсии на АБЗ ЗАО «Стройсервис» г. Омск представлен на рис. 7.7. Для приготовления эмульсий применяют также лопастные или шнеколопастные мешалки (рис. 7.8). Техническая характеристика эмульсионных установок представлена в прил. 13. 162 а б С Рис. 7.5. Гомогенизаторы: а – конические; б – зубчатые И АД иб Рис. 7.6. Установка по приготовлению битумной эмульсии 163 С И АД иб Рис. 7.7. Автоматизированный пульт управления Рис. 7.8. Шнеколопастные мешалки для высокоцентрированных эмульсий прямого типа М/В и эмульсий обратного типа В/М: 1 – фундамент; 2 – обогревательная рубашка; 3 – обечайка; 4 – неподвижные направляющие лопатки; 5 – крышка; 6 – электродвигатель; 7 – коническая передача; 8 – редуктор 9 – шнеколопастной вал; 10 – лопасти; 11 – трубопровод готовой эмульсии 164 7.4. Основные технологические операции при получении эмульсии С Основными технологическими операциями при получении эмульсии являются: 1. Хранение компонентов (жирового сырья, битума, технической щелочи и кислоты) на складах. 2. Подача, подготовка и переработка компонентов, доведение их до рабочего состояния. 3. Дозирование подготовленных компонентов и подача их в диспергатор или мешалку. 4. Приготовление битумной эмульсии. 5. Слив, хранение готовой эмульсии, транспортирование её потребителю. Битум в приямке битумохранилища разогревают до температуры 80–90 ºС, затем шестеренчатым насосом подают в битумоплавильные котлы, обезвоживают и подогревают до рабочей температуры. Затем подают в гомогенизатор. Эмульгатор (мыло, ССБ, СДБ и др.) готовят в специальном мыловаренном котле. Туда же насосом подают подогретый водный раствор щелочи – едкого натра из специальных резервов. Готовый эмульгатор через дозатор подают в лопастную мешалку, куда подают умягченную воду, и после подогрева до 70–80 ºС подают в гомогенизатор. Приготовленная в гомогенизаторе эмульсия поступает в резервуар хранения и далее на АБЗ или в автогудронатор, битумовоз. При приготовлении эмульсии контролируется качество компонентов эмульсии их дозировкой, температурным режимом и качеством готовой продукции [40]. Эмульсия должна быть ровного коричневого цвета и не содержать видимых кусочков битума для прямой эмульсии либо блестков воды для обратной. Составы битумных эмульсий: битум БНД - 50–60%; вода - 45–47%; эмульгатор - 2–3%. В качестве эмульгатора для медленнораспадающейся эмульсии прямого типа может применяться древесный деготь, едкий натр либо сульфидно-спиртовая база (ССБ) или сульфидно-дрожжевая бражка (СДБ). Для среднераспадающейся – стеарин, едкий натр. Для быстрораспадающейся – сульфатное мыло, едкий натр и другие композиции. Кроме битумных эмульсий на базах готовят битумные пасты. Состав паст: битум БИД - 30–64%; вода - 75–35%; эмульсионный порошок - 8–35%. И АД иб 165 С В качестве порошков применяют известь-пушонку, цемент, минеральный порошок. Базы могут быть постоянного (стационарного) и временного (притрассовые) типов. Разновидностью баз являются передвижные временного типа, которые включаются в поток по строительству дороги. Машины и оборудование легко перебазируются. Заводы постоянного действия (стационарные) имеют большую производительность и обеспечивают потребность многих строек независимо от дальности расположения от эмульсионного завода. Для доставки эмульсии используют железнодорожный транспорт, автобитумовозы, автогудронаторы. Приготовление обратных эмульсий. Дорожные эмульсии обратного типа готовят в лопастных мешалках с применением жидких вяжущих материалов – каменноугольного дегтя или сланцевого битума, с нефтяным вязким битумом. Технология приготовления включает подготовку вяжущего, приготовление водного раствора щелочи, подготовку оборудования и приготовление эмульсии [42]. Деготь, нагретый до требуемой температуры, из котла поступает в дозатор, а затем в лопастную мешалку, сюда же поступают через дозатор фенолы. Смесь перемешивают в течение 2–3 мин. Затем из бака подают раствор щелочи с поваренной солью, нагретый до температуры 20–40 ºС. В мешалке все смешивают в течение 5–8 мин. Готовая эмульсия через отверстие в дне мешалки поступает в резервуар для хранения. Приготовление битумных эмульсий. Заводы приготавливают концентрированную и высококонцентрированную эмульсии, которые на месте разбавляют строители. В общем случае технологический процесс приготовления битумной дорожной эмульсии включает диспергирование (измельчение дисперсной фазы) и гомогенизацию (получение однородного состава). Машины и установки для приготовления эмульсий различаются по конструктивным параметрам, принципу действия. Высококонцентрированные битумные дорожные эмульсии получают в смесителях лопастных и шнеколопастных. Их относят к машинам циклического действия и подбирают комплектующее оборудование. К машинам непрерывного действия относят диспергаторы. В этих машинах диспергирования достигают, как правило, за время прохождения исходных материалов через рабочий зазор между ротором и статором (корпусом). Проще проходит процесс диспергирования в однодисковых роторных диспергаторах. Корпус диспергатора состоит из двух частей, скрепленных между собой болтами. Внутри корпуса на горизонтальном валу укреплен стальной диск (ротор) с конической рабочей поверхностью, прилегающей к конической поверхности корпуса (статора). И АД иб 166 С Диспергируемая жидкость поступает по приемному каналу во внутреннюю рабочую полость, где под действием центробежных сил продавливается через зазор, который в современных машинах регулируют. Иногда диспергируемые материалы пропускают через машину несколько раз, чтобы достичь более высокой дисперсности. Многократное эмульгирование применяют и в тех случаях, когда необходимо вводить в эмульсию дополнительные компоненты. Для этой цели используют также и многоступенчатые гомогенизаторы, в которых эмульгируемые материалы проходят последовательно через ряд зазоров, образуемых несколькими дисками, насаженными на один общий вал, заключенный в общий корпус (статор). Свойства эмульсии во многом определяются равномерностью распределения битума в водном растворе эмульгатора, размерами капель битума, конструкцией диспергаторов. И АД иб 7.5. Хранение эмульсий Хранить эмульсию необходимо в цистернах. Цистерны для хранения должны быть чистыми, без остатков дегтя, битума, любых материалов кислого и щелочного характера. С целью предохранения от загрязнения эмульсии и испарения из нее воды цистерны оснащают лопастной пропеллерной мешалкой или используют перемешивание по принципу «цистерна – насос – цистерна» (метод циркуляции). Перед загрузкой автогудронаторов или автобитумовозов эмульсию пропускают через сетчатый фильтр с отверстиями размером 3 мм. Гарантийный срок действия эмульсий классов ЭБС-2 – ЭБК-1 – один месяц со дня приготовления эмульсии, ЭБК-3 – два месяца [43]. Приготовление битумных паст. При большой потребности в пастах их готовят на АБЗ. Для использования оборудования организуют работу в третью смену [44]. При относительно небольшой потребности в пастах организуют базу с менее сложными машинами и оборудованием малой производительности. Приготовление паст организуют также на заводах и базах по приготовлению дорожных эмульсий. В качестве органического вяжущего используют дорожные битумы или дегти, а твердого эмульгатора – тонкодисперсные природные или искусственные материалы (более 60% частиц размером менее 0,71 мм). В пасте содержится примерно 30–64% битума, 8–35% эмульгатора и 25–35% воды. Технологический процесс (см. рис. 7.6) приготовления битумных паст включает операции: подачу в смеситель принудительного смешивания порошкового эмульгатора; подачу в смеситель воды из расчета 167 С 30–50% требуемого количества; смешивание порошкообразного эмульгатора с водой до получения равномерной тестообразной массы с битумом, в процессе которого добавляют оставшуюся воду; выгрузку готовой смеси [45]. Подготовка составных частей пасты состоит в нагреве до нужной температуры дорожных вязких битумов (120–180 ºС), воду подогревают до 60–80 ºС при наружной температуре воздуха не ниже 10 ºС. В остальных случаях воду не подогревают. Порошкообразный эмульгатор доставляют к месту приготовления пасты. Для приготовления паст используют асфальтосмесительные установки производительностью 15–25 т/ч, растворо-и бетоносмесители. Технологическая схема установки для приготовления битумных паст представлена на рис. 7.9. Время смешивания в растворо- и бетоносмесителях – примерно 5–10 мин, в асфальтосмесительных установках с лопастным смесителем принудительного действия – 1,2–2 мин. И АД иб а б Рис. 7.9. Технологическая схема установки для приготовления битумных паст: а – стационарная установка; б – передвижная установка; 1 – цистерна с водой; 2 – битумный насос; 3 – водяной насос; 4 – дозатор битума; 5 – дозатор воды; 6 – бак для пасты; 7 – растворонасос; 8 – пасторастворовоз; 9 – сборно-разборные подмости; 10 – асфальтомешалка или бетоносмеситель; 11 – ленточные конвейеры; 12 – дозатор порошка; 13 – шнековый питатель; 14 – передвижные склады цемента, минерального порошка, порошкообразного эмульгатора; 15 – склады природного (ПП) и дробленого (ДП) песка; 16 – автопогрузчик; 17 – приемный бункер; 18 – дозатор минеральных материалов; 19 – дозатор пасты (эмульсии); 20 – передвижная электростанция мощностью 100 кВт; 21 – двухосный автомобильный прицеп; 22 – ленточный конвейер с поперечными планками; 23 – жилой вагон; 24 – самоходная транспортная тележка Приготовленную битумную пасту выгружают в автомобилисамосвалы. Пасту можно до отправки на место работ хранить в запасных котлах. При использовании асфальтосмесительных установок их необходимо дооборудовать, установив дозировочный бачок для воды и распределительное устройство. В качестве эмульгаторов для паст применяют известь-пушонку или кипелку молотую с массовой долей не менее 60% оки- 168 С си кальция СаО и магния, фильтр-прессную грязь – дефекат – отходы сахарного производства, хранившиеся в отвалах не менее 1 года и содержащие не менее 50% частиц мельче 0,071 мм. Преимущества эмульсий: 1. Возможность использования эмульсий в холодном состоянии. 2. Возможность использования эмульсий при влажной поверхности основания. 3. Возможность обработки эмульсиями влажного каменного материала и производства работ в сырую погоду при Т = +10 °С. 4. Более низкий расход вяжущего без снижения прочности покрытия. Недостатки: 1. Отсутствие в России отечественных эмульсионных машин. 2. Отсутствие катионоактивных ПАВ и эмульгаторов. 3. Сложность технологии приготовления эмульсии. 4. Отсутствие опыта повсеместного применения. И АД иб 7.6. Охрана труда при приготовлении битумных эмульсий Применяемые для приготовления эмульсий нефтяные и сланцевые битумы, каменноугольная смола, пеки и антраценовое масло вызывают раздражение и заболевание кожи. Особенно раздражающее действие под влиянием солнечного света (радиации) оказывают на кожу каменноугольные дегти, пек, масло. Доставку из хранилищ и загрузку в котел этих материалов производят ночью, ранним утром или поздним вечером. Работы механизируют. При нагреве этих вяжущих рабочие находятся с наветренной стороны от места выделения вредных паров. Котлы во время нагрева материала закрывают крышками. Работать на эмульсионных установках имеют право только те рабочие, у которых есть удостоверение на право управления машинами и которые абсолютно здоровы. На работе должна быть аптечка с набором медикаментов и нейтрализующих веществ: питьевая сода, борная кислота, слабая уксусная кислота, спирт, лейкопластырь, вата, бинты и др. Обязательно должно быть выделено помещение для хранения личной одежды и отдельно спецодежды, помещение и оборудование для обеззараживания, стирки и сушки. Если эмульсию приготовляют в закрытом помещении, то обеспечивают его приточно-вытяжной вентиляцией (с кратностью обмена воздуха 15–20 раз). Эмульгаторы, едкий натр и его растворы следует хранить в металлических баках, цистернах с плотно закрывающимися крышками. 169 С Соляную кислоту хранят в стеклянных бутылях только со стеклянными притертыми пробками. Рабочие должны иметь спецодежду: хлопчатобумажные костюмы с кислотоупорной пропиткой, резиновые перчатки, защитные очки и резиновые сапоги. Перед воронкой диспергатора устанавливают защитное стекло, предотвращающее попадание брызг горячего битума и раствора эмульгатора на оператора. Спецодежда рабочих – комбинезоны, фартуки, рукавицы, кожаная обувь, очки. На базах или заводах должен быть душ с теплой водой. Перед началом работы с песком открытые места тела смазывают специальными мазями. Готовые дорожные эмульсии не являются вредными веществами, при обращении с ними несчастных случаев не происходит. При попадании эмульсии на одежду, лицо, руки их следует обмыть холодной водой; эмульсия легко разбавляется водой и смывается. Обратные эмульсии смываются бензином, керосином. И АД иб Контрольные вопросы 1. Каковы назначение битумных и эмульсионных баз (заводов) и их классифика- ция? 2. По каким показателям определяют размещение баз? 3. Какой технологический процесс приготовления прямой и обратной эмульсий и применяемые машины и оборудование вы знаете? 4. Какие марки битумов относятся к вязким? 5. Какие марки битумов относятся к жидким? 6. Как хранят битум? 7. Для чего предназначены битумные базы? 8. Какие существуют виды транспорта битума? 9. Что такое эмульсия? 10. Что такое прямая эмульсия? 11. Что такое обратная эмульсия? 12. Что такое гидрофобность? 13. Что такое гидрофильность? 14. Что такое глобула? 15. Что такое эмульгатор? 16. Какие свойства эмульсии вы знаете? 17. Какие машины используются для приготовления эмульсии? 18. Какой ориентировочный состав битумной эмульсии? 19. Где используются битумные эмульсии в строительстве? 170 8. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ БАЗАХ И ЗАВОДАХ 8.1. Общие требования С Площадки для производственных баз и заводов выбирают в соответствии с общими правилами выбора производственных площадок. На территории производственной базы или завода следует предусматривать отвод поверхностных, ливневых и паводковых вод. Люки, ямы и котлованы, необходимые для производственных целей, должны быть оборудованы настилами, ограждениями, переходными мостиками шириной не менее 0,6 м и прочными перилами высотой не менее 1,1 м. Территория производственных баз и заводов, располагающихся в непосредственной близости от населенных пунктов, должна быть ограждена сплошным забором высотой 2,8 м, а в населенных пунктах – решетчатым забором высотой 2 м. В темное время суток производственная база или завод должны быть освещены. Все противопожарные мероприятия согласуются с местным отделением Госпожнадзора. На территории производственных баз и заводов, а также на подъездных дорогах должны быть установлены дорожные знаки и схема движения транспортных средств согласно правилам дорожного движения. И АД иб 8.2. Охрана труда Заблаговременно до начала вскрышных работ необходимо удалить кустарники, деревья и пни с намеченной для разработки площадки. В карьерах к техническому руководству могут быть допущены лица со стажем работы в карьере не менее двух лет. При отсутствии естественного блока поверхностных вод карьер должен иметь водоотлив. Углы откосов рабочих уступов не должны превышать: 25º при разработке бульдозером на подъем и 30º при разработке под уклон; 35º при работе канатно-скреперной установки [46]. Запрещается находиться под навесами или козырьками уступов, а также проводить работы подкопом, пещерами и иными способами, представляющими повышенную опасность. Выработки карьеров должны быть надежно ограждены по всему периметру, особенно вблизи населенных пунктов, дорог и троп для предотвращения от попадания в них людей и животных. 171 С Ограждения должны быть установлены на ближе 1 м от бровки откоса высотой не менее 1,5 м с двумя, тремя промежуточными элементами по высоте. Высота уступа не должна превышать: при работе одноковшовыми экскаваторами максимальную высоту черпания экскаватора; при одно- или двухрядном взрывании – более чем 1,5 раза высоту черпания экскаватора, при этом высота развала не должна превышать высоту черпания экскаватора. Транспортные средства должны разгружаться на отвале за границей призмы обрушения. Угол съезда груженых колесных скреперов с тракторной тягой допускается до 15º . При погрузке породы экскаватором в автомобили и другие транспортные средства водители транспортных средств должны подчиняться сигналам машиниста экскаватора. Расстояние по горизонтали между экскаваторами, работающими в двух смежных по вертикали уступах, должно быть более 1,5 максимальных радиусов черпания. Работающие в карьере и население жилых поселков должны быть заблаговременно оповещены о времени и месте проведения взрывных работ, принятых сигналах и их значении, о границах опасной зоны, а на время проведения взрывных работ удалены за пределы опасной зоны. Карьер должен иметь установленную систему сигнализации, предупреждающую о недопущении кого бы то ни было в карьере на период производства работ [48]. На период производства взрывов участок оцепляется охраной. Все проходы и проезды должны быть достаточно освещены. В притрассовых карьерах принята следующая освещенность: автомобильные дороги на строительной площадке – 2 лк; погрузка, установка, разгрузка – 10 лк; разработка грунта машинами – 10 лк; буровзрывные работы – 10 лк; подходы к рабочим местам – 5 лк; забой – 10 лк; земляные работы – 10 лк. Движение транспортных средств через рельсовые пути вне установленных мест запрещается. Прислонять (опирать) материалы и изделия к заборам и элементам временных и капитальных сооружений не допускается. Все органы управления оборудованием должны иметь четкие надписи по их назначению. После окончания работ должна быть исключена возможность пуска оборудования посторонними лицами. Осмотр, ремонт и обслуживание оборудования допустимы только после его остановки и принятия мер, исключающих ошибочное или самопроизвольное включение. И АД иб 172 С Обслуживание оборудования, работающего при высокой температуре, допустимо только после его остывания (до 40 °С). Работать на смесительных установках разрешается только при исправном звуковом сигнале, который обязательно подается при пуске установки. Транспортные средства ставятся под загрузку и отъезжают после нее только по сигналу машиниста установки. Ремонт электрооборудования производится только при обесточенной линии. На пусковом устройстве должна быть табличка «Не включать. Работают люди». Лица, занятые на работах с поверхностно-активными и другими вредными веществами, должны иметь допуск к работе после прохождения медосмотра. Горячие паро- и битумопроводы должны иметь теплоизоляцию в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» (Госгортехнадзор, 1977 г.). В подштабельных галереях расстояние между конвейером и стеной должно составлять не менее 0,8 м, высота галереи – не менее 1,8 м, а зазор между конвейером и потолком – не менее 0,6 м. У штабелей устанавливаются запрещающие знаки или таблички с надписью «Вход на штабель запрещен. Под штабелем течка». Розжиг форсунок осуществляет рабочий факелом с ручкой длиной не менее 1,5 м, находясь сбоку от топки. При разгрузке железнодорожных вагонов под колеса вагонов должны быть подложены тормозные башмаки. При разгрузке битума из вагонов необходимо удалить людей со стороны разгрузки на расстояние не менее 15 м. Все движущиеся части машин и механизмов, ременные и другие передачи должны иметь надежно закрепленные ограждения, исключающие доступ к ним во время работы. Запрещаются ремонт движущихся частей и ограждений во время работы машин, ручная уборка просыпи, а также ручная смазка при отсутствии специальных приспособлений. После прекращения подачи электроэнергии или при остановке оборудования по другой причине все электродвигатели оборудования, самозапуск которых недопустим, должны иметь устройства для автоматического отключения. Ленточные конвейеры должны быть снабжены устройствами для механической очистки ленты барабанов от налипающего материала. Уборка материала вручную из-под головных, хвостовых и отклоняющих барабанов разрешается только при остановленном конвейере. И АД иб 173 На ленточных конвейерах должны быть предусмотрены автоматические устройства отключения привода при обрыве и пробуксовке ленты, обрыве канатов натяжных устройств и забивке разгрузочных воронок или желобов. 8.3. Требования безопасности на битумных и эмульсионных базах С По наружному контуру верхней площадки обмуровки битумоплавильных котлов необходимо устраивать ограждения высотой не менее 1 м, лестницу шириной не менее 0,75 м с перилами, а также кирпичный борт высотой не менее 0,2 м, предохраняющий от стекания битума по стенкам обмуровки [48]. Между горловинами (люками) котлов, установленных в одной обмуровке, а также между горловинами и ограждениями следует предусматривать проходы шириной не менее 1 м. Битумоплавильные котлы и установки, не подлежащие обмуровке, должны иметь теплоизоляцию, при этом температура наружных стенок не должна превышать 40 °С. Горловины (люки) битумоплавильных котлов должны закрываться решетками с размером ячеек не более 150x150 мм, а также сплошными металлическими крышками. Расстояние от магистральных топливопроводов до форсунок должно составлять не менее 2 м. На подводящем топливопроводе у каждой печи в доступном месте следует устанавливать кран для прекращения подачи топлива. Битумоплавильные установки с дистанционным управлением необходимо оборудовать автоматической системой сигнализации, а также блокировкой, отключающей подачу топлива при прекращении горения. Заполнение котлов битумом допускается не более чем на 3/4 их полной вместимости. При появлении признаков вспенивания следует перекачать насосом часть битума в запасной котел. Запрещается переливать битум вручную с помощью ведер и другой открытой тары. Для тушения воспламенившегося в котле битума следует плотно закрыть горловину крышкой и погасить топку. Тушить пролившийся из котла битум следует пенными огнетушителями и песком. Запрещается использовать для этих целей воду. Включать битумный насос разрешается только после разогрева битумопроводов и корпуса насоса. Давление битума в магистрали не должно превышать установленного для данного типа оборудования. И АД иб 174 С При последовательном перекачивании битума из разных котлов запрещается перекрывать краны на битумопроводах, ведущих из одного котла в другой; перед перекрытием крана необходимо остановить насос. При электроразогреве битума запрещается применять металлические предметы для замера уровня битума и его перемешивания. Электронагреватели должны быть полностью погружены в битум. При паровом обогреве места присоединения шлангов паропровода оборудуются запорными вентилями. Запрещается работать с неисправным вентилем. Перед проведением работ внутри битумного котла необходимо отключить электроэнергию, перекрыть паро- и битумопроводы, удалить из котла остатки жидкого битума, охладить и проветрить его. Работы внутри котла производятся одним рабочим, имеющим предохранительный пояс со страховочным кольцом вне котла; в работе участвуют еще два человека, один из которых – руководитель, а другой осуществляет страховку. При приготовлении эмульсий и растворов эмульгаторов в закрытых помещениях должна быть обеспечена приточно-вытяжная вентиляция с кратностью обмена воздуха 15–20 раз [47]. Эмульгаторы (едкий натр и его растворы), а также жидкое стекло следует хранить в металлических емкостях с плотно закрывающимися крышками, триполифосфат натрия и минеральные эмульгаторы – в бумажных мешках, соляную кислоту – в стеклянных бутылях с притертыми пробками и бирками или в другой кислотоупорной таре. Перечисленные выше вещества хранятся в закрытом помещении. В местах приготовления раствора соляной кислоты и растворения едкого натра должна быть предусмотрена защита от разбрызгивания образующегося раствора. Бутыли с концентрированной соляной кислотой следует переносить вдвоем в плетеной корзине с ручками. При переливании кислоты не следует низко наклоняться над емкостью во избежание вдыхания паров кислоты. При приготовлении раствора кислоту в воду надо вливать порциями. Перед воронкой диспергатора должно быть уставлено защитное стекло для предупреждения разбрызгивания горячего битума и эмульгатора. Изменять рабочий зазор диспергатора во время его работы запрещается. Заполнение подогреваемой емкости растворами не должно превышать 0,8 её вместимости. В случае вспенивания раствора эмульгатора добавляют 20–50 л холодной воды и прекращают подогрев емкости. И АД иб 175 С При попадании на кожу водорастворимых ПАВ (выравнивателя A, ATM или их растворов) ее следует немедленно промыть сильной струей воды с нейтральным мылом. При попадании на кожу водонерастворимых эмульгаторов (диамина, БП-3) ее сначала промывают керосином или бензином, не втирая, а затем водой с нейтральным мылом. Соляную кислоту смывают сильной струей воды, а затем на пострадавший участок кожи накладывают примочку из 2%-ного содового раствора. Работы с негашеной известью необходимо производить в рукавицах, защитных очках и респираторах, находясь с наветренной стороны от места выделения паров негашеной извести. Эмульсионные установки должны быть обеспечены аптечкой с набором медикаментов и нейтрализующих веществ (сода, борная кислота, 9%-ный раствор уксусной кислоты, спирт, лейкопластырь, вата, бинт пр.). Для обслуживающего персонала должны быть оборудованы душевые с холодной и горячей водой, а также помещения для хранения личной одежды. И АД иб 8.4. Техника безопасности при эксплуатации АБЗ Пожароопасные места (склады топливосмазочных материалов и поверхностно-активных добавок, битумохранилища, битумоплавильные агрегаты, асфальтобетонные смесители) должны быть оснащены щитами с противопожарным оборудованием, огнетушителями, ящиками с сухим песком. Тушение загоревшихся топливосмазочных материалов, поверхностно-активных добавок, битума производится огнетушителямипеногонами, песком. Для глушения источника огня можно применять брезент или кошму. Разрывы и проходы между установками завода должны быть не менее 3 м, чтобы обеспечить беспрепятственный подъезд пожарным машинам к любой установке завода и в любое время дня и года. Сооружения и сгораемые строения завода необходимо располагать от пожароопасных мест не менее чем на 50 м [48]. Битумный дозатор по массе должен быть всегда плотно закрыт крышкой, предохраняющей от разбрызгивания горячего битума. Рабочие места машиниста и форсунщика должны быть оснащены огнетушителямипеногонами. В качестве разжижителя битума можно использовать лигроин, керосин или дизельное топливо. Разжижать битум можно под руководством ответственного лица и в дневное время. Оборудование для разжижения битума должно располагаться не ближе 30 м от битумохранилища и битумо- 176 С плавильного агрегата. Подогрев разжиженного битума осуществляется только теплоносителями с температурой 100–300 °С. Разжижитель подают непосредственно в массу битума, а не на его поверхность, чтобы разжижитель не загорелся. Рабочим, занятым разжижением битума, целесообразно находиться с наветренной стороны от оборудования и применять индивидуальные средства защиты, в том числе респираторы и очки. Штабеля песка и щебня, располагаемые над течками конвейерных галерей, должны быть ограждены надписями «Вход в штабель воспрещен, под штабелем течка». Асфальтобетонный смеситель разрешается пускать в работу только после подачи предупредительного звукового сигнала; установления исправности машины, выявленной путем тщательного внешнего осмотра; проверки исправности электропроводки и узлов автоматики, механизмов и местного пуска отдельных механизмов, наличия соответствующего давления сжатого воздуха в системе пневмопривода; опробования вхолостую всех узлов и агрегатов смесителя, пробного пуска битумного насоса, подающего битум от битумоплавильного агрегата к смесителю и обратно; установки транспортного средства под погрузку на АБЗ, где отсутствует накопительный бункер готовой смеси (при наличии накопительного бункера проверяют вхолостую открытие и закрытие затворов бункера, работу скипового подъемника). При отсутствии автоматической системы розжига основной форсунки сушильного барабана розжиг и регулировка форсунки должны производиться форсунщиком, находящимся сбоку топки. Запрещается стоять против форсунки во время розжига и ее работы. При неисправности топок, форсунок или газовых горелок работа сушильного барабана запрещается. Все сушильные барабаны асфальтобетонных смесителей должны быть оборудованы двух- или трехступенчатой системой пылеулавливания. По окончании работы асфальтобетонного завода пульт управления, пусковые приспособления необходимо отключить и запереть, чтобы исключить возможность пуска смесителя или машины посторонними людьми. Осмотр и ремонт внутренних частей сушильного барабана «горячего» элеватора, грохота, «горячего» бункера, дозаторов по массе, мешалки, пылеулавливающего оборудования, а также накопительного бункера готовой смеси, где они имеются, разрешается проводить только после их остывания. Магистральные теплопроводы для подачи жидкого топлива в форсунки битумоплавильных агрегатов могут располагаться не ближе 2 м от форсунок. Подводящие топливопроводы к каждой форсунке должны иметь самостоятельные краны, расположенные в удобном для использования месте. И АД иб 177 С Применять открытый огонь для разогрева битумопроводов перед началом работы запрещается. В случае возгорания битума в котле битумоплавильного агрегата необходимо плотно закрыть крышкой горловину котла и отключить форсунку. Запрещается оставлять битумоплавильные агрегаты без присмотра при включенной электроэнергии, пользоваться металлическими приспособлениями для замера или перемешивания битума. Электронагреватели должны быть полностью погружены в битум. Обслуживать и ремонтировать элементы электронагревателей разрешается только при отсутствии в них тока. Все металлические элементы битумоплавильных агрегатов должны быть заземлены. Очистка, обслуживание и ремонт оборудования для разогрева и приготовления битума возможны только после их полного остывания. Очистку котлов битумоплавильных агрегатов должны выполнять два человека: один спускается вниз, а другой страхует его привязанной к предохранительному поясу веревкой. Для освещения внутренних деталей котла необходимо использовать переносную лампу напряжением не выше 12 В во взрывобезопасном исполнении. Поверхностно-активные вещества, содержащие воду, могут вводиться в битум, если его температура не ниже 95 °С. Помещения, в которых приготавливаются активированные асфальтобетонные смеси, должны обеспечиваться приточно-вытяжной вентиляцией [47]. Попавшие на кожу водорастворимые поверхностно-активные добавки (катапин, катамин) должны быть немедленно смыты сильной струей воды и вымыты нейтральным, не содержащим соду мылом. Поверхностноактивные вещества высших алифатических аминов (диамин, БП-2, БП-3, эвазин и т.п.) сначала снимают растворителями (керосин, бензин), не втирая в кожу, а затем смывают водой с нейтральным мылом. Анионные поверхностно-активные вещества типа высших карбоновых кислот (госсиполовая смола, второй жировой гудрон, окисленные петролатум или рисайкл и др.) удаляются с поверхности кожи так же, как и высшие алифатические амины. Хлорное железо, попавшее на кожу работающего, смывают водой с нейтральным мылом, а поврежденные участки смазывают жиром. И АД иб 8.5. Техника безопасности при эксплуатации ЦБЗ Крутизна откосов щебня, песка, гравия на складах должна соответствовать углу естественного откоса указанного материала. Желоба и лотки, по которым подаются составляющие или цементобетонные смеси, устанавливаются такой длины и такого наклона, чтобы материал поступал в машину или установку без удара. 178 С На ЦБЗ с бетоносмесителями непрерывного действия запрещается работать при неисправном затворе бункера накопителя. Корыта смесительных машин должны быть закрыты по всей длине крышкой. Вместо крышки допускается использовать решетку с ячейками в свету размерами не более 7×7 см. Цемент целесообразно хранить в силосах или других емкостях, принимая меры против его распыления при погрузочно-разгрузочных работах и хранении. Запрещается производить всякие работы в силосе или бункере, если имеется вертикальная стенка цемента, стоять у загрузочных и разгрузочных люков цемента. Опорные ролики барабана бетономешалки должны быть тщательно выверены и ограждены. В нижней части разгрузочного бункера целесообразно навешивать брезентовые или резиновые рукава, снижающие степень разбрызгивания бетонной смеси. При остановке любой машины или оборудования технологической линии необходимо подать звуковой или световой сигнал, после которого должны быть остановлены машины питающей технологической линии. Пуск остановленной технологической линии возможен после устранения неисправности и разрешения сменного механика, руководившего устранением неисправности. Категорически запрещается во время работы бетоносмесителей: - очищать барабан, вал лопасти, винты стенки и др.; - проталкивать материал ручными приспособлениями (лопатами и пр.); - поднимать руками кусок материала или посторонние предметы; - вставать на крышку или решетку бетоносмесителя; - отбирать пробы через крышку. Очистка корыта или барабана бетономешалок от остатков смеси возможна только после остановки машины. Для этого необходимо удалить предохранители электрических цепей, закрыть на замок пусковые устройства и повесить табличку «Не включать. Работают люди». И АД иб 8.6. Охрана труда на полигонах и заводах Для создания безопасных условий при выполнении арматурных работ необходимо соблюдать следующие основные правила. При правке и резке арматурной стали на правильно-отрезных станках заправку конца проволоки или катанки из бухты в правильный барабан и тянущие ролики станка осуществляют при выключенном электродвигателе; перед пуском электродвигателя правильный барабан закрывают за- 179 С щитным кожухом; путь прохождения проволоки или катанки между вертушкой с бухтой и заправочным отверстием у станка ограждают конусовидным приспособлением, сваренным из прутковой стали диаметром 12 мм; нельзя включать станок, если в приемном желобе лежит пруток. При резке арматурных стержней на станках с механическим приводом резку арматуры начинают только после того, как маховое колесо станка достигло необходимой скорости вращения; запрещается резать арматурные стержни, которые по прочности и диаметру превосходят технические показатели данного станка; не допускается перерезание стержней длиной менее 30 см, если отсутствуют специальные приспособления для этой цели. При гибке арматурных стержней на станках с механическим приводом перед закладкой арматурных стержней необходимо останавливать диск; упоры и гибочные пальцы заменяют только после остановки станка, запрещается удлинять рычаги станков обрезками труб, а также опираться на эти рычаги; не следует производить гибку стержней диаметром более допускаемого по техническим показателям станка. При работе в темное время суток освещенность рабочих мест должна быть не менее 50 лк, мест погрузочно-разгрузочных работ – не менее 10 лк, подсобных помещений и проходов – 5 лк. При контактной (точечной, стыковой) электросварке до начала сварочных работ необходимо при включенном напряжении проверить исправность и надежность заземления педальных пусковых контактов машин и наличие сверху педали прочного ограждения. Контактные машины для сварки с оплавлением должны быть снабжены защитным прозрачным щитом, предохраняющим от искр и позволяющим вести наблюдение за процессом сварки. Электропитание к передвижным или подвесным машинам контактной сварки подается изолированным гибким проводом в защитном шланге. Электроды на точечных и роликовых электросварочных машинах и переключатели ступеней напряжения защищают только при выключенном сетевом рубильнике. Точечные и роликовые электросварочные машины напротив электродов со стороны обслуживания должны быть оборудованы откидывающимися прозрачными экранами. Рубильник включают и выключают в диэлектрических перчатках, под ноги в это время подкладывают диэлектрический коврик. При автоматической и полуавтоматической электросварке под флюсом не допускается применение влажного и загрязненного флюса, в особенности если он загрязнен маслами, жирами или смолами. К обслуживанию натяжных устройств и к работе по заготовке и натяжению арматуры допускаются лица, изучившие устройство оборудова- И АД иб 180 С ния (натяжных домкратов, гидродомкратов, насосных станций, намоточных машин), правила его эксплуатации, технологию натяжения арматуры. При использовании натяжных устройств перед началом работы осматривают установку, проверяют плотность соединения маслопроводов, чтобы убедиться в исправности всех контрольно-измерительных приборов, пусковых и предохранительных приспособлений и оснастки (захватов, тяг и т.д.). После того как установлены все машины и механизмы, смонтированы подводки электроэнергии, воды и оборудовано рабочее место, до начала работ все механизмы должны быть испытаны. Усилие натяжения при испытании должно превышать на 10% фактическую максимальную нагрузку. Стендовые линии, силовые формы, поддоны, инвентарные тяги и захватные приспособления перед сдачей в эксплуатацию подвергают статическим испытаниям на нагрузку, превышающую проектную на 25%. Всю систему насосной установки, шланги или трубки, соединяющие установку с гидродомкратами, не реже одного раза в месяц опрессовывают давлением, на 25% превышающим расчетное, с выдержкой в течение 1 ч. Запрещается работать при неисправных механизмах и приборах, при отсутствии или некачественном заземляющем устройстве электрооборудования, при течи масла в гидросистеме, а также осматривать, ремонтировать, чистить, вытирать и смазывать движущиеся части гидродомкрата и насосной станции при работе механизмов. При работе на установках для электронагрева арматуры рабочие должны соблюдать следующие правила: работать только на исправном оборудовании и в резиновой обуви; вынимать арматуру из контактов и укладывать ее в упоры стендов, кассет и форм после выключения тока; не находиться на форме, поддоне или стенде до полного охлаждения стержней, проволоки и канатов. Бетонные работы. Для создания безопасных условий труда при приготовлении бетонной смеси необходимо соблюдать следующие правила. Площадки в пределах рабочей зоны бетоносмесителей, включая подъезды и склады, содержат в чистоте и не загромождают. Все рабочие механизмы освещают. Подъемники, бункеры, лотки и другие устройства для подачи материалов ограждают, а электродвигатели заземляют. Закрытые помещения, в которых работают с пылящими материалами и добавками, оборудуют вентиляцией или устройствами, предупреждающими распыление материалов. Пылеобразование в основном возникает при транспортировании и перегрузке цемента, поэтому во время таких операций рабочие должны пользоваться противопылевой спецодеждой, защитными очками с плотной оправой, а для защиты дыхательных путей – респираторами. При приготовлении бетонных смесей с химическими добавками соблюдают меры предосторожности против ожогов, повреждения глаз и от- И АД иб 181 С равления. Необходимо остерегаться попадания на кожу и в пищу растворов солей, особенно нитритов и нитратов. До пуска в эксплуатацию каждую машину осматривают и испытывают. Осмотр, очистка и ремонт бетоносмесителей разрешается только после удаления из цепи электродвигателей плавких вставок предохранителей. Подводящие электропровода заключают в газовые трубы или резинотканевые рукава. При выгрузке бетонной смеси из бетоносмесителя запрещается ускорять опорожнение вращающегося барабана лопатой или любым другим приспособлением. Очищать приямок ковша скипового подъемника можно только после дополнительного закрепления поднятого ковша. При работе дозаторов запрещается регулировать конечные выключатели, реле и настраивать датчики при включенном пульте управления; снимать и надевать напорные рукава при включенном сжатом воздухе; производить юстировку и технический осмотр циферблатного указателя при включенном пульте управления. Проходы и проезды, над которыми находятся конвейеры, защищают навесами, проложенными за габариты конвейера не менее чем на 1 м. Силосы и бункеры для хранения цемента оборудуют устройствами для обрушения сводов (зависаний) цемента. Для работ внутри силосов и бункеров назначают не менее 3 рабочих, двое из которых, находясь на перекрытии силоса или бункера, следят за безопасностью работающих в бункере и в случае необходимости оказывают помощь пострадавшим. Рабочих, находящихся внутри силоса или бункера, обеспечивают респираторами. Загрузочные отверстия емкостей для хранения пылевидных материалов закрывают защитными решетками, люки в защитных решетках запирают на замок [48]. Для заводов ЖБИ характерно большое выделение тепла и переувлажнение воздуха в производственных помещениях. Главным источником переувлажнения являются пропарочные камеры и автоклавы. Улучшение работы и повышение безопасности обслуживания обеспечивается за счет применения средств регулирования и полной автоматизации управления. Условия труда значительно облегчаются устройством приточно-вытяжной вентиляции, изоляцией нагревающихся частей машины, герметизацией камер и паропроводов. Во всех помещениях необходимо предусматривать естественную или искусственную вентиляцию. Для защиты от перегрева рабочие должны иметь защитную одежду с повышенной гигроскопичностью и воздухопроницаемостью. Для ликвидации опасного влияния вибрации машины и оборудование с динамическими нагрузками необходимо тщательно изолировать и И АД иб 182 С перевести на дистанционное или автоматическое управление. Рабочие, обслуживающие вибрационные установки, должны быть обеспечены противовибрационными рукавицами и специальными ботинками с утолщенной до 40 мм подошвой из мягкой резины. Для борьбы с шумом следует использовать изолирующие кожухи. В больших цехах потолок и стены на 50% облицовывают акустической (звукопоглощающей) штукатуркой, пористыми плитами, также звукоизолируют машины от фундаментов. В качестве индивидуальных средств зашиты от шума используют наушники, ушные заглушки, шлемы. Для защиты органов дыхания от токсичных газов и паров целесообразно использование противогазов и изолирующих дыхательных приборов – респираторов. Контрольные вопросы И АД иб 1. Как ограждается территория производственного предприятия? 2. Что необходимо предусмотреть для безопасного движения транспорта по территории производственного предприятия? 3. Какие виды водоотвода применяют на территории производственного предприятия? 4. Какие меры безопасности нужно соблюдать при производстве работ в карьере? 5. Какова должна быть освещенность притрассовых карьеров в ночное время? 6. Каковы требования техники безопасности при работе машин в карьерах? 7. Каковы требования техники безопасности на АБЗ? 8. Каковы требования техники безопасности на ЦБЗ? 9. Каковы требования техники безопасности на заводах и полигонах при изготовлении изделий и конструкций? 10. Каковы требования техники безопасности на битумных и эмульсионных базах? 183 Библиографический список И АД иб С 1. Саенко, С.С. Производственная база дорожного строительства : учебное пособие / С.С.Саенко. – Ростов н Д, 2013. – 84 с. 2. Силкин, В. В. Производственная база дорожного строительства : учебное пособие / В. В. Силкин, А. П. Лупанов. – М. : Изд-во АСВ, 2015. – 248 с. 3. Могилевич, В.М. Основы организации дорожно-строительных работ / В.М. Могилевич. –5-е изд. – М. : Высшая школа, 1975. – 288 с. 4.Васильев, А.П. Строительство и реконструкция автомобильных дорог : справочная энциклопедия / под ред. А. П. Васильева. – М. : 2005. 5. Миротин, Л.Б. Производственные предприятия дорожного строительства / Л.Б. Миротин, В.В. Силкин, В.Я. Бубес. – М., Транспорт, 1986. – 191 с. 6. Дубровин, Е.Н. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства / Е.Н. Дубровин. – М. : Высшая школа, 1975. – 351 с. 7. Андросов, А.А. Производственные предприятия для городского дорожного строительства / А.А. Андросов. – М. : Высшая школа, 1975. – Т.7. 8. Строительство автомобильных дорог : справочник инженера-дорожника / под ред. В.А. Бочина. – М. : Транспорт, 1980. – 510 с. 9. Могилевич, В.М. Строительство автомобильных дорог: переработка каменных материалов в притрассовых карьерах / В.М. Могилевич, В.П. Никитин, В.М. Шабанов. – Омск : ОмПИ, 1986. – 85 с. 10. Силкин, В.В. Технология и организация работ на производственных предприятиях дорожного строительства : учебное пособие/А.П.Лупанов [и др.]; – М. : Изд-во. ассоциаций строительных вузов, 2010. – 224 с. 11. Справочник по добыче и переработке нерудных строительных материалов / под ред. В.Я. Ватожинича.– Л. : Стройиздат. Ленингр. отд., 1975. – 576 с. 12. Грушко, И.М. Дорожно-строительные материалы / И.М. Грушко, И.В. Королев, И.М. Борщ [и др.]. – М. : Транспорт, 1983. – 383 с. 13. Буянов, Ю.Д. Добыча и переработка нерудных строительных материалов : краткий справочник / Ю.Д. Буянов, Л.М. Гейман, А.П. Давидович. – М. : Стройиздат, 1972. – 264 с. 14. Силкин В.В. Асфальтобетонные заводы : учебник / В.В. Силкин, А.П. Лупанов.– М., 2008.–266 с. 15. Бастрыкин, Н.Ф. Организация промышленных предприятий строительной индустрии / Н.Ф. Бастрыкин, А.Н. Ермаков, М.И. Савченкова [и др.] ; под общ. ред. Е.И. Вареника. – 2-е изд. – М. : Высшая школа, 1969. – 398 с. 16. ТУ 65.233–78. Асфальтобетонные плиты. Плиты СибАДИ/ Министерство промышленного строительства СССР. Главомскпромстрой трест «Спецстрой».– М. : Минпромстрой СССР, 1978. – 12 с. 17. ГОСТ 91281–13. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия. – Взамен ГОСТ 9128–97 ; введ. 1999–01–01. – М. : ГУП ЦПП, 1998. – 24 с. 18. Колышев, В.И. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы дорожного строительства / В.И. Колышев, В.В. Силкин, П.В. Маренич. – М. : Транспорт, 1976. – 223 с. 184 И АД иб С 19. Горелышев, Н. В. Асфальтобетон и другие битумоминеральные материалы / Н.В. Горелышев. – М. : Можайск-Терра, 1995. – 176 с. 20. Захаров, М.В. Асфальтобетонные базы / М.В. Захаров. – М. : Дориздат, 1948. – 295 с. 21. Никитин, В.П. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства : учебное пособие / В.П. Никитин. – Омск : СибАДИ, 1979. – 70 с. 22. Никитин, В.П. Производственные предприятия дорожного строительства : учебное пособие / В.П. Никитин. – Омск : ОмПИ, 1980. – 59 с. 23. ГОСТ 21.204– 93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта. Технические условия. – Минск : Межгосударственная научно-техническая комиссия по стандартизации и техническому нормированию в строительстве, 1993. – 36 с. 24. ГОСТ 22245– 90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия. – М. : Издательство стандартов, 1996. – 13 с. 25. ГОСТ 11955– 82. Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия. – М. : Изд-во стандартов, 1996. – 13 с. 26. ГОСТ 8267– 93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. – Взамен ГОСТ 8267–82, ГОСТ 8268–82, ГОСТ 10260–82, ГОСТ 23254–78, ГОСТ 26873–86 ; введ. 1995–01–01. – М. : Изд-во стандартов, 1995. – 15 с. 27. ГОСТ 3344– 83. Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. Технические условия. – Взамен ГОСТ 3344–73, ГОСТ 23756–79 ; введ. 1985–01–01. – М. : Изд-во стандартов, 1986. – 17 с. 28. ГОСТ 8736– 93. Песок для строительных работ. Технические условия. – Взамен ГОСТ 8736–85, ГОСТ 26193–84 ; введ. 1995–07–01. – М. : Изд-во стандартов, 1995. – 7 с. 29. ГОСТ Р 52129– 2003. Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия. – Взамен ГОСТ 16557–78 и ГОСТ 12784 – 78 ; введ. 2003–10–01. – М. : ФГУП ЦПП, 2004. – 33 с. 30. ГОСТ Р 52056 – 2003. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия. – Введ. 2004–01–01. – М. : Изд-во стандартов, 2003. – 5 с. 31. ГОСТ 31015–2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночномастичные. Технические условия. – Введ. 2003–05–01. – М. : ГУП ЦПП, 2003. – 21 с. 32. Зеличенок, Г.Г. Автоматизированные и механизированные бетонные заводы / Г.Г. Зеличенок. – М. : Высшая школа, 1969. – 368 с. 33. ГОСТ 25192–2012. Бетоны. Классификация и общее технические требования. – М. : Изд-во стандартов, 2013. – 8 с. 34. Бим-Бад, М.И. Материально-техническое снабжение в дорожном строительстве / М.И. Бим-Бад. – М. : Транспорт, 1983. – 213 с. 35. Степанец, В.Г. Производственная база дорожного строительства / В.Г.Степанец. – Омск : СибАДИ, 2014. – 200 с. 36. Гриневич, Г.П. Комплексно-механизированные и автоматизированные склады на транспорте / Г.П. Гриневич. – 8-е изд. – М. : Транспорт, 1987. – 286 с. 37. Гершберг, О.А. Технология бетонных и железобетонных изделий / О.А. Гершберг. – М. : Стройиздат, 1971. – 358 с. 38. Горяйнов, Н.Э. Проектирование заводов железобетонных изделий / Н.Э. Горяйнов, В.И. Сорокер, Е.В. Коняев. – М. : Высшая школа, 1970. – 70 с. 185 И АД иб С 39. Денисов, Е.М. Справочник техника-дорожника / Е.М. Денисов, М.С. Коганзон, С.В. Коновалов [и др.]. – М. : Транспорт, 1978. – 424 с. 40. Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий (к СНиП 3.06.03–85) /СоюздорНИИ. – М., 1989. – 55 с. 41. ГОСТ Р 52128–2003. Эмульсии битумные дорожные. Технические условия. – Взамен ГОСТ 18659–81; введ. 2003–10–01. – М. : ФГУП ЦПП, 2004. – 26 с. 42. Соколов, Ю. В. Битумные эмульсии в дорожном строительстве / Ю.В. Соколов, В.Н. Шестаков. – Омск : ГУИПП «Омский дом печати», 2000. – 256 с. 43. Болдырев, А.С. Строительные материалы: справочник /А.С. Болдырев, П.П. Золотов, А.Н. Люсов [и др.] ; под ред. А.С. Болдырева, П.П. Золотова. – М. : Стройиздат, 1989. – 567 с. 44. Завадский, Е.И. Опыт организации битумного хозяйства на асфальтобетонных заводах / Е.И. Завадский. – М. : Оргтрансстрой Минтрансстроя СССР, 1969. – 21 с. 45. Доронина, Н.Д. Рациональные схемы механизированных битумных баз ремонта и содержания дорог / Н.Д. Доронина. – М. : Автотрансиздат, 1956.– 28 с. 46. Немчинов, М.В. Охрана окружающей природной среды при проектировании и строительстве автомобильных дорог / М.В. Немчинов, В.Г. Систер, В.В. Силин. – М. : Ассоциация строительных вузов, 2004. 47. Гохман, Л.М. Полимерно-битумные вяжущие материалы на основе СБС для дорожного строительства / Л. М. Гохман, Е. М. Гурарий, А. Р. Давыдова [ и др.]. – М., 2002.– 112 с. 48. Сиденко, В.М. Технология строительства автомобильных дорог / В.М. Сиденко, О.Т. Батраков, А.И. Левин. – Киев : Вища школа, 1970. – Ч. III. – 251 с. 186 Приложение 1 Расчетный удельный расход взрывчатого вещества (аммонит 6ЖВ) Порода С Песок Песок плотный или влажный Суглинок тяжелый Глина ломовая Лесс Мел, выщелоченный мергель Гипс Известнякракушечник Опока, мергель Туфы трещиноватые, плотные, тяжелая пемза Конгломерат, брекчии на известковом и глинистом цементе Песчаник на глинистом цементе, сланец глинистый, слюдистый, серицитовый мергель Доломит, известняк, магнезит, песчаник на известковом цементе Известняк, песчаник, мрамор Гранит, гранодиорит Базальт, диабаз, андезит, габбро Кварцит Порфирит Группа (категория) грунтов и пород по классификации СНиП 1 Расчетный расход Коэффициент Средняя ВВ для зарядов, крепости пород плотность кг/м3 по шкале проф. породы, М.М. Протодьярыхления выброса кг/м3 конова qр qв 1500 1,6-1,8 I-II - 1650 - 1,2-1,3 II - 1750 0,35-0,4 1,2-1,5 III III-IV - 1950 1700 0,35-0,45 0,3-0,4 1,0-1,4 0,9-1,2 IV-V 0,8-1,0 1850 0,25-0,3 0,9-1,2 И АД иб IV 1,0-1,5 2250 0,35-0,45 1,1-1,5 V-VI 1,5-2,0 2100 0,35-0,6 1,4-1,8 IV-VI 1,0-1,5 1900 0,3-0,4 1,0-1,3 V 1,5-2,0 1100 0,35-0,5 1,2-1,5 IV-VI 2,3-3,0 2200 0,35-0,45 1,1-1,4 VI-VII 3,0-6,0 2200 0,4-0,5 1,2-1,61 VII -VIII 5,0-6,0 2700 0,4-0,5 1,2-1,8 VII-IX 6,0-8,0 2800 0,45-0,7 1,2-2,11 VII-X 6-12 2800 0,5-0,7 1,7-2,11 IX-XI 6-18 3000 0,6-0,75 l,7-2,2 X X 12-14 16-20 3000 2800 0,5-0,6 0,7-0,75 1,6-1,9 2,0-2,2 187 С Приложение 2 Переводные коэффициенты е (kвв) для расчета эквивалентных зарядов ВВ по идеальной работе взрыва (эталон – аммонит 6ЖВ) ВВ е (kвв) ВВ е (kвв) Гранитол-1 1,15 Аммонит 6ЖВ 1,00 Гранитол-7А 0,96 Граммонит 79/21 1,0 Карбатол ГЛ-10В 0,79 Граммонал А-50 1,08 Гранулит С-6М 1,11 Ифзанит Т-80 1,08 Скальный аммонит № 1 0,80 Ифзанит Т-60 1,10 * Алюмотол 0,83 Гранулотол 1,20 Гранулит АС-8 0,89 Ифзанит Т-20 1,20 Аммонал-200 0,90 Карбатол 15Т 1,42 Детонит М 0,82 Акватол Т-20 1,15 * На основании практических данных треста Союзвзрывпром при взрывании гранулотола на рыхление следует принимать е = 1,0. Приложение 3 Диаметр скважин назначают по таблице Диаметр скважин, мм, в зависимости от объема ковша экскаватора, м3 Характеристика пород 0,65-0,8 1,0-1,25 1,6 Легкодробимые 150 150 200 Среднедробимые 80 110 150 Труднодробимые 80 110 110 И АД иб Приложение 4 Станки для бурения скважин Ударно-вращательные Показатель БМК СБМК БМК-115 Урал-64 Глубина бурения, м 35 35 50 19 Угол бурения к горизонту, град 0-90 0-120 90-60 90-60 Диаметр колонки долота, мм 105 105 110 155 3 Расход воздуха, м /мин 4,2 4,2 4,2 14,4 Установленная мощность, кВт 2,8 13,8 10,0 180,0 Масса станка, т 0,336 3,2 4,5 29,0 Габаритные размеры, м: длина 0,6 3,10 4,0 7,98 ширина 0,4 1,85 2,2 4,07 высота с подъемной мачтой 2,7 2,30 5,3 23,9 Вращательные БТС-2 БСШ-24 БСВ-3 30 24 21 0-90 60-90 90 150 190 214 9,0 18,0 11,2 74,0 170,0 166,0 19,7 41,0 30,0 - 7,65 4,29 41,0 5,55 3,18 30,0 Приложение 5 Оптимальная дальность транспортирования горной породы скреперами Наибольшая эффективность Скреперы Вместимость ковша, м3 дальности транспортирования, м 3 300 Прицепные 6-7 400 8-10 600 8-10 1500 Самоходные 15 2500 188 Приложение 6 С Техническая характеристика асфальтосмесительных установок Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия Стационарная, период. действия 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 160 200 50 80 40 32 40 48 130 100 80 6,8 400 6,8 500 13,0 106 11,6 260 13,6 164 13,6 213 13,6 9,5 195 205 9,5 420 13,6 194 9,5 312 2 2 3 3 2 3 3 3 3 1 3 44 56 32 24 18 18 24 32 80 40 40 4 4 4 4 4 5 АД иб Стационарная, период. действия Комплекты оборудования для приготовления асфальтобетонных смесей 1 СА- САУ СА ДС- ДС- ДС- ДС- ДС- КДМУСА-50 АСУ-100 СИ-601 100У 160У 200У 117-2К 158 185 168 118-4 201 Показатель 189 И 1 2 Производительность, т/ч, при влаж78 ности минеральных материалов 5% Удельный расход мазута, кг/т смеси 6,8 Установленная мощность, кВт 250 Количество ступеней очистки газа, 2 шт. Вместимость бункеров агрегата пи32 тания, м3 Количество дозируемых фракций 4 минерального материала, шт. 3 3 4 4 5 Окончание прил. 6 С Производитель 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 40 85 85 32 80 32 32 40 72,9 100 100 70 29 58 87 20 40 23 22 23 23 165 20 32,5 110 150 200 80 90 60 71,5 74 72 175 125 105 33,0 45,0 45,0 48,0 43,58 66,0 45,6 50,0 41,7 55,0 54,4 45,5 30,0 12,0 36,0 15,0 40,0 15,0 32,0 19,8 ОАО «Центросвар» (Россия) 34,0 19,63 ОАО «УралНИТИ» Россия 21,0 18,0 162,5 35,0 28,8 42,5 28,8 8,8 20,0 17,6 19,0 14,8 39,0 18.7 АД иб 1 Вместимость бункера готовой смеси, т Вместимость расходного бункера агрегата минерального порошка, м3 Масса, т Габаритные размеры установки в рабочем положении, м: длина ширина высота ОАО «САСТА» (Россия) ОАО «Кредмаш» (Украина) И 190 ОАО «Дормаш» (Россия) 10 Приложение 7 Техническая характеристика асфальтосмесительных установок зарубежного производства Производитель, страна Индекс машины 1 80 1,0 6×1,7 4×7,5 120 2,0 7×2,0 4×7,5 160 2,0 8×2,2 4×10 200 2,2 9×2,2 4×12 160-240 3,0 (8-10)×2,2 6×12 И АД иб 194 С 2 Global 80 блочн. Global 120 блочн. Global 120 блочн. Ammann, Германия Global 200 блочн. Universal 160/240 стац. Universal 240/320 стац. ТВА-80 блочн. ТВА-100 блочн. ТВА-120 блочн. ТВА-160 блочн. ТВА-200 блочн. Benninghoven, ТВА-240 Германия блочн. МВА-60 на кол. МВА-120 на кол. МВА-160 на кол. МВА-200 на кол. MIC-60E130 MIC-75 Е 150 MIC-100 Е 175 MIC-125 E200 Bernardi, М1С-175 Е 220 Италия MIC-225 E 250 MIC-300 Е 275 MIC-400 Е 300 ПроизводиДлина×диаметр Количество и Вместимость тельность, сушильного объем бункеров, смесителя, т т/ч барабана, м шт.×м3 3 4 5 6 240-320 4,0 (9-10)×2,5 8×12 80 1,0 7×1,8 4×6 100 1,25 8×1,8 4×6 120 1,6 8×2,0 4×8 160 2,0 8×2,2 4×8 200 2,5 8×2,2 4×11 240 3,0 9×2,2 4×14 60 1,0 7×1,8 4×6 120 1,6 8×2,0 4×7,5 160 2,0 8×2,2 4×10 200 2,5 9×2,2 4×12 55 75 90 175 210 270 330 475 0,9 1,22 1,67 1,95 2,225 2,95 3,61 5,0 6,5×1,3 8,0×1,5 8,0×1,75 8,0×2,0 9,0×2,2 9,0×2,5 10,0×2,75 10,5×3,0 4×6 4×8 4×11 4×11 4×14 4×14 4×20 4×30 191 Окончание прил. 7 1 Lintec, Германия Astec, США 3 60-90 90-120 120-160 200-250 4 1,25 1,50 2,50 3,50 5 7×1,6 8,3×1,9 8,3×1,9 10,0×2,4 6 4×8 4×8 4×8 6×8 200 300 400 - 8,5×1,5 10,0×1,8 10,7×2,1 4×10 5×10 6×10 200 300 400 500 - 8,5×1,5 10,0×1,8 10,7×2,1 12,5×2,4 4×10 5×10 6×10 4×14 200 300 400 500 600 - 8,5×1,5 10,0×1,8 10,7×2,1 12,5×2,4 14,2×2,7 4×14 4×14 4×14 5×14 6×14 40 80 120 160 200 - 7×1,5 8×1,7 9×2,0 9×2,2 10×2,2 4×7,5 4×7,5 4×7,5 4×10 4×12 40 80 120 160 200 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 6×1,5 7×1,7 8×2,0 8×2,2 9×2,2 4×7,5 4×7,5 4×7,5 4×10 4×12 И АД иб 194 С 2 CSD 1000 CSD 1500 CSD 2500 CSD 3500 Мобильные Six Pack PDB-200 PDB-300 PDB-400 Перемещаемые M-Pack RDB-200 RDB-300 RDB-400 RDB-500 Стационарные SDB-200 SDB-300 SDB-400 SDB-500 SDB-600 Roadmaster непрерывн. RM 40 RM 80 RM 120 RM 160 RM 200 Roadbatch циклич. RB 40 RB 80 RB 120 RB 160 RB 200 Ermont, Франция 192 Приложение 8 Техническая характеристика бетоносмесительных установок непрерывного действия Показатель 30 СБ-118 240 1 3 1 (1) 3 (2) 1 3 1 (1) 2 (2) 1 2 34 20 (20) 12 40 (40) 40 12 18 (18) 34 48 (48) 75 40 40 (40) 70 150 (150) 150 135 (150) 170 И АД иб 194 С Производительность, м3/ч Количество фракций заполнителей: песок щебень Вместимость расходных бункеров: цемента, т каменных материалов, м3 Наибольший размер заполнителей, мм Жесткость приготавливаемой смеси, с Установленная мощность, кВт Габаритные размеры, мм: длина ширина высота Масса, кг (без склада цемента) СБ-37 Бетоносмесительные установки СБ-109 (СБСБ-75 (СБ-75А) СБ-78 109А) 30(35) 60 120 (135) Бетоносмеситель: тип Не более 30-50 32,2 30140 Изготовитель 58,3 36 600 (28 500) 36 600 47300 (46500) 48000 6000 8400 3 250 (3 750) 4 000 40500 (40500) 45000 12 500(13 800) 12 000 13430 (13230) 13455 103700 23000 22 500(21500) 33 000 118000 (102500) Двухвальный непрерывного дей- Непрерывного действия ствия с принудительным пере- со свободным перемешимешиванием ванием производительность, 30 м3/ч Дозатор каменных материалов по массе: СБ-26 тип производительность, т/ч 9,5-38 Дозатор: СБ-39 цемента воды 37,7 (37,5) СБ-750 30 (35) 60 120 (135) 240 СБ-26А (СБ-26А) СБ-42 СБ-114 (СБ111) СБ-115 9,5-38 (9,5-38) 5-75 30-100 (70-100) 140-200 СБ-71А СБСБ-90 (СБ-90) СБ-90 (СБ-71А) 71А СБ-750 СБ-763 СБ-763 (СБ-750) ОАО «Бетонмаш» (Украина) 193 Приложение 9 Техническая характеристика бетоносмесительных установок циклического действия Показатели МСУ 20 70 70 70 70 70 1500 60 24 116 - 750 30 24 51 52 1500 40 40 90 75 1500 40 40 90 70 1500 85 52 110 90 24500 10400 12800 - 37800 7000 16750 ОАО «345 Механический завод» (Россия) И АД иб 194 С Производительность, м3/ч Наибольший размер крупного заполнителя, мм Вместимость бетоносмесителя, л Объем бункеров, заполнителей, м3 Объем силосов цемента, т Установленная мощность, кВт Масса, т Габаритные размеры, мм: длина ширина высота Бетоносмесительные установки БСУ СБ-145-2 СБ-145-4 СБ-171 12 40 40 60 Изготовитель 194 ОАО «Бетонмаш» (Украина) Приложение 10 Техническая характеристика бетоносмесительных установок зарубежного производства С Производитель, страна Индекс установки 1 2 МБ-750 МД1-1000 ММС-350Р-И ММС-500Р-И RALA Финляндия TECWILL, Финляндия LINTEC, Германия 3 4 Циклический, вертикальный Чашечный Производительность, м3/ч Склад минеральных материалов 5 20 6 Закрытые вертикальные бункеры АД иб LOHIA, Финляндия Тип установки Тип смесителя SMC-1000P-E SMC-1500P-E SMC-2000P-E CMC-2000F-S CMC-3000F-S CMC-4000F-S Cobra С-30 Cobra C-40 Cobra C-60 Cobra C-80 Cobra С-100 СС-1000 СС-2000 СС-3000 CC-3000D Циклический, партерный, мобильный Циклический, партерный, передвижной Циклический, вертикальный, контейнерный Чашечный или Барабанный Мобильный, быстроперебазируемый Чашечный 40 5 Чашечный Барабанный Чашечный Передвижной, перебазируемый, Лопастной, контейнерный Двухвальный 15 25 40 40 60 80 30 40 60 80 120 50 90 120 240 Закрытые сверху бункеры Закрытые бункеры типа «Силос» Закрытые бункеры типа «Силос» Открытые бункеры в 1 ряд Вместимость смесителя, м3 8 0,3 150 0,5 40 0,5 50 0,5 100 100 100 125 180 250 80-100 100-130 120-150 150-180 180-200 110 130 180 240 0,75 1,0 2,0 2,0 3,0 4,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,5 3,0 4,5 4,5×2 И 195 15 Открытые бункеры Установленная мощность, кВт 7 50,8 Окончание приложения 10 2 Betomix 0,5R Betomix l,0R Betomix l,5R Betomix 2,25R Betomix 3,0R 3 С 1 LIEBBHERR, Германия Передвижной, перебазируемый STETTER, Германия Тарельчатый Тарельчатый двухвальный Лопастной двухвальный 5 30 55 75 100 120 6 7 50 75-100 110-120 120-130 160 8 0,5 1,0 1,5 2,25 3,0 160 190 4,5 38 59 83 100 125 30 56 71 75 93 58 70 79 93 32 56 81 95 109 120 54 80 125 140 155 50 80 100 130 150 75-100 90-120 110-140 120-160 60 100 120 140 160 180 0,5 1,0 1,65 2,0 2,5 0,5 1,0 1,25 1,5 2,0 1,0 1,25 1,5 2,0 0,5 1,0 1,25 1,5 2,0 3,0 Открытые бункеры, разделенный конус или закрытые бункеры типа «Силос» АД иб Betomix 4,5R ELBA WERK, Германия 4 Мобильный, перебазируемый Одновальный Мобильный, партерный, быстроперебазируемый Чашечный Передвижной, партерный, перебазируемый Лопастной, двухвальный Передвижной, перебазируемый Тарельчатый 193 196 Открытые бункеры (с подогревом) Открытые бункеры в 1 или 2 ряда Открытые бункеры в 1 или 2 ряда Открытые бункеры в 1 или 2 ряда И ELMC-38 ESM-60 ESM-85 ESM-105 ESM-110 M0,5 M1 M1,25 M1,5 M2 H1 H1,25 H1,5 H2 CP30 CP60 CP90 CP110 CP120 CP130 Приложение 11 Техническая характеристика передвижных компрессорных станций С Основные показатели Марки рабочее производи- мощность компрессорных давление, тельность, двигателя, масса, кг станций МПа м3/мин л.с. Отечественные ПКСД-3,5 А 0,7 3,5 60 1420 ПКС-5,25 А 0,7 5,25 50 1250 ЗИФ-ПВ-5 М 0,7 5,4 60 1410 ПВ-10/8 М 1 0,7 11,2 179 3080 ПР-10/8 М 2 0,8 11 130 2880 ПР-12/8 0,8 12 155 2790 Зарубежные XAS 56 Dd 0,7 3,0 30,6 748 P 110 S/WD 0,7 3,2 37,4 750 XAS 66 Dd 0,7 3,7 41,2 835 Р 180 S/WD 0,7 5,0 57 950 Р 260 S/WD 0,7 7,1 73,4 1375 XAS 175 Dd 0,7 10,4 114,2 1690 XAS 230 Dd 0,7 13,4 141,4 2300 XAS 405 Md 0,7 23,4 201,2 3860 XAS 495 Md 0,7 28,8 280,1 4300 XAMS 615 Md 0,86 34,2 444 5500 варианты исполнения Одноосный прицеп Двухосный прицеп И АД иб Одноосный прицеп Двухосный прицеп Приложение 12 Рекомендуемые режимы пропаривания бетонных и железобетонных изделий Виды изделий с применением портландцемента Тонкостенные Массивные Продолжительность, ч подъема температуры до предельной 2-3 2-3 3-4 3-4 изотермического периода пропаривания 2-3 2-3 3-4 3-4 Температура изотермического пропаривания, °С 80 90 80 90 197 Продолжительность пропаривания до достижения прочности в % R28, ч 50 70 90 4 3 5 4 10 7 10 8 14 12 16 14 Приложение 13 Техническая характеристика эмульсионных установок С Индекс ПроизводиВместимость Вместимость Вместимость Производитель, Мощность, машины, тельность, бака битума, бака водного бака эмульстрана кВт тип т/ч м3 раствора, м3 сии, м3 ОАО «Завод Дормаш», Россия совмеЭУ-15 10-15 21 3×20 2×4 40 стно с ВМТ (Венгрия) Из отдельОАО «АСУЭ кон3-4 Общая 75 ной 3 5 ДОР», Россия тейнер цистерны Atomix B 2,5 4 2×10 2×0,5 20 Emul Bitume, Atomix A 15 24 3×20 2×3,5 40 Франция Atomix D 25-30 30 2×40 2×7,5 60 ЕСА-50 5,0 9 2×20 2×2,0 20 ЕСА-100 10,0 22 3×20 2×3,0 40 Colas, Франция ЕМ-150 15,0 22 3×20 2×4,0 40 ЕМ-250 25,0 30 2×40 2×6,0 60 ЕМ-400 40,0 45 2×60 2×8,0 2×60 М-50 7,25 12 2×20 2×2,5 20 Vally Slurry М-75 14,5 21 3×20 2×5,0 40 Seal, США М-100 22,7 30 2×40 2×6,0 60 (Эмультек) М-125 36,0 40 2×60 2×8,0 2×60 GOLD ASPHALT, ИтаSV-E 320 6-7 27 2×20 2×4,0 40 лия Massenza, ИтаEM10-12 43 2×20 2×4,0 40 лия 4000×2SK Bernardi Imp, ЕВ 7000 5,5-7,0 10 2×20 2×3,0 20 Италия Akzo-Nobel, б/н 12,0 21 3×20 2×6,0 40 Швеция, Голб/н 20,0 30 2×40 2×8,0 60 ландия Kallotikone, КАЕ-25 25,0 30 2×40 2×6,0 60 Финляндия И АД иб 198