способ дополнительного непрерывного вибродомешивания среднещебенистой асфальтобетонной смеси и устройство по данному способу

Формула изобретения

1. Способ дополнительного непрерывного вибродомешивания среднещебенистой асфальтобетонной смеси, включающий вибрационную обработку смеси, отличающийся тем, что вибрационную обработку асфальтобетонной смеси производят в вибробункере с частотой 18…19 Гц, амплитудой колебаний 1,31…1,32 мм и интенсивностью вибрации 100…119 см ²/с³, в течение 25…35 с, при этом корпус вибробункера при необходимости подогревают в процессе вибродомешивания до требуемой температуры для среднещебенистой асфальтобетонной смеси.

2. Устройство дополнительного вибродомешивания среднещебенистой асфальтобетонной смеси для реализации способа по п.1 непосредственно на объекте строительства, содержащее приемный бункер, питатель и распределительное устройство, смонтированные на раме на колесном ходу, отличающееся тем, что оно снабжено вибробункером с зоной загрузки и зоной разгрузки, установленным на раме посредством упругих опор с продольным наклоном от зоны загрузки к зоне разгрузки, при этом вибробункер снабжен вибровозбудителями, установленными на корпусе вибробункера, причем последний в зоне разгрузки снабжен разгрузочным окном с регулируемой поворотной заслонкой, при этом днище и корпус вибробункера снабжены устройством для подогрева и датчиками температуры, а на раме установлен узел включения устройства подогрева вибробункера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и других объектов строительства с аналогичными покрытиями.

Известен способ изготовления изделий из асфальтобетонной смеси, включающий загрузку в металлическую форму слоя опилок, укладку арматуры, заполнение формы горячей асфальтобетонной смесью, поверхностную вибрационную обработку смеси и охлаждение изделий. [1].

Недостатки этого способа заключаются в том, что он периодического действия, применяется только в стационарных условиях и его невозможно применить непосредственно при устройстве асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления изделий из песчаных асфальтобетонных смесей с пониженным расходом вяжущего, включающий объемную вертикально-направленную вибрационную обработку смеси без пригруза с частотой 25-26 Гц, амплитудой колебаний 0,73-0,78 мм и интенсивностью вибрации 110-120 см ²/с³ в течение 30-40 с. [2].

Недостаток этого способа заключается, во-первых, в том, что он также периодического действия и применяется только в стационарных условиях и его также невозможно применить непосредственно при устройстве асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог. Во-вторых, для среднещебенистой асфальтобетонной смеси не определены рациональные величины амплитуды, частоты, интенсивности и продолжительности объемного вибрирования.

Задачей изобретения является обеспечение дополнительного непрерывного вибродомешивания асфальтобетонных смесей непосредственно на объекте строительства, что позволит снизить расход вяжущего и улучшить физико-механические показатели асфальтового бетона в покрытиях автомобильных дорог.

Достигается это тем, что вибрационную обработку среднещебенистой асфальтобетонной смеси производят с частотой 18-19 Гц, амплитудой колебаний 1,31…1,32 мм и интенсивностью вибрации 100…119 см³/с³ в течение 25…35 с, при этом корпус вибробункера при необходимости подогревают в процессе вибродомешивания до требуемой температуры. Особенно это важно при укладке асфальтобетонной смеси в весенне-осенний периоды времени. Рациональные режимы дополнительного непрерывного вибродомешивания среднещебенистой асфальтобетонной смеси экспериментально установлены на исследовательском вибропрокатном стенде [3].

Для получения наиболее прочной конгломератной системы необходимо создать такие условия, при которых наибольшая часть битума была бы в структурированном пленочном состоянии, а количество объемного битума должно быть сведено к минимальному. Такие условия создаются в процессе вибродомешивания смеси с меньшим содержанием битума в вибробункере низкочастотными вибрационными воздействиями, которые основаны на использовании эффекта тиксотропного разжижения, снижающие вязкость объемного и пленочного битума, что способствует уменьшению трения и сцепления между минеральными зернами.

В процессе вибродомешивания в вибробункере постоянно возникают контакты между частицами смеси с пониженной и повышенной концентрацией битума. За счет этого интенсивно происходит процесс десорбции – самопроизвольное удаление толстых пленок битума с поверхности раздела фаз и объемный битум переводится в пленочный битум. Ускорению десорбции способствует интенсивное принудительное перемешивание смеси по принципу перемешивания в “кипящем слое”, который эффективнее протекает при отсутствии статических нагрузок (пригрузки) на слое смеси, которая на этом этапе вибрации не целесообразна.

В результате вибрационного принудительного перемешивания асфальтобетонной смеси каждое минеральное зерно равномерно обволакивается битумной пленкой минимальной толщины, а часть объемного (свободного) битума, заполняющего межзерновые пространства, адсорбируется поверхностью минеральных частиц.

Таким образом, способ дополнительного непрерывного вибродомешивания среднещебенистой асфальтобетонной смеси отличает заявляемое решение от прототипа, поскольку обеспечивает необходимый режим дополнительного вибродомешивания и обеспечивает соответствие этого решения условию “НОВИЗНА”.

После принудительного вибродомешивания в вибробункере смесь подается в распределительное устройство асфальтоукладчика, предварительно уплотняется трамбующим брусом и окончательно дорожными катками.

Устройство для дополнительного непрерывного вибродомешивания асфальтобетонной смеси для реализации вышеуказанного способа непосредственно на объекте строительства относится к области дорожных машин, предназначенных для строительства покрытий автомобильных дорог и других аналогичных объектов строительства.

Известно устройство для распределения асфальтобетонной смеси на дороге, содержащее приемный бункер и распределительное устройство, смонтированное на раме на колесном ходу [4].

Однако известное устройство обладает следующими недостатками. Оно не обеспечивает дополнительное перемешивание асфальтобетонной смеси и не происходит разрушения тиксотропных связей асфальтового вяжущего в смеси, непосредственно перед ее уплотнением, что приводит к увеличению расхода вяжущего и энергозатрат в процессе ее уплотнения и в итоге к увеличению длительности уплотнения смеси и ухудшению физико-механических показателей асфальтового бетона в покрытии.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство, включающее ходовую часть на колесном ходу, раму и бункер [5].

Недостатками этого устройства является то, что оно также не обеспечивает дополнительное перемешивание асфальтобетонной смеси, в результате чего увеличиваются расход вяжущего и энергозатрат в процессе ее уплотнения, снижается качество асфальтового бетона в покрытии.

Задачей изобретения является снижение расхода вяжущего и уменьшение энергозатрат в процессе последующего уплотнения такой смеси с одновременным повышением качества асфальтового бетона в покрытии.

Достигается это тем, что устройство для дополнительного непрерывного вибродомешивания для реализации способа непосредственно на объекте строительства снабжено вибробункером с зоной загрузки и зоной разгрузки, установленным на раме посредством упругих опор с продольным наклоном от зоны загрузки к зоне разгрузки, при этом вибробункер снабжен вибровозбудителями, установленными на корпусе вибробункера, причем последний в зоне разгрузки снабжен разгрузочным окном с регулируемой поворотной заслонкой, а днище и корпус вибробункера снабжены устройством для подогрева и датчиками температуры. На раме установлен узел включения устройства для подогрева вибробункера.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство снабжено вибробункером с зоной загрузки и разгрузки, установленным на раме посредствам упругих опор с продольным наклоном от зоны загрузки к зоне разгрузки, при этом вибробункер снабжен вибровозбудителями, установленными на корпусе вибробункера, причем последний в зоне разгрузки снабжен разгрузочным окном с регулируемой поворотной заслонкой, а днище и корпус вибробункера снабжены устройством для подогрева и датчиками температуры. На раме установлен узел включения устройства для подогрева бункера.

Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию “НОВИЗНА”.

Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство обеспечивает возможность более интенсивного разрушения тиксотропных связей асфальтового вяжущего в смеси. За счет этого происходит снижение расхода вяжущего, уменьшение энергозатрат при последующем уплотнении асфальтобетонной смеси на объекте строительства с одновременным улучшением физико-механических показателей асфальтобетонных покрытий. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию “ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ”.

На фиг.1 изображено устройство для дополнительного непрерывного вибродомешивания асфальтобетонной смеси, общий вид; на фиг.2 - разрез по корпусу вибробункера по линии А-А.

Устройство включает основную раму 1 с ходовым оборудованием и силовой установкой, приемный бункер с питателем 2, установленный на основной раме 1 с возможностью перевода приемного бункера 2 в рабочее и транспортное положение, раму поворотную 3, гаситель виброколебаний 4 (например, пневмокамеры), раму промежуточную 5, упругие опоры 6 (например, пружины), корпус вибробункера 7, вибровозбудитель 8 (например, валы с дебалансами), заслонку поворотную 9, распределитель готовой смеси 10, центральный и боковые каналы подогрева 11 и 12 для подогрева корпуса вибробункера 7, датчики температуры 13 и 14 корпуса вибробункера 7, узел 15 включения узла подогрева корпуса вибробункера 7. Заявляемое устройство устанавливается впереди асфальтоукладчика и соединяется с ним.

Устройство для дополнительного непрерывного вибродомешивания работает следующим образом. В рабочем положении смесь из кузова самосвала поступает в приемный бункер 2, откуда питателем непрерывно подается в прогретый при необходимости корпус вибробункера 7, при максимальном наклоне поворотной рамы 3 и при закрытой заслонке 9 происходит наполнение корпуса вибробункера 7 асфальтобетонной смесью до рабочего уровня, и в процессе наполнения смесь постоянно подвергается вибрации с частотой 18-19 Гц, амплитудой колебаний 1,31…1,32 мм и интенсивностью вибрации 100…119 см² /с³, в течение 25…35 с для среднещебенистой асфальтобетонной смеси.

По мере наполнения корпуса вибробункера 7 до рабочего уровня начинают открывать заслонку поворотную 9 и вибродомешенная смесь поступает на распределитель готовой смеси 10, откуда смесь подается в приемный бункер асфальтоукладчика.

Раскрытием заслонки поворотной 9 и наклоном корпуса вибродомешивателя 7 за счет поворота рамы 3 достигается уравнивание скорости подачи материала из приемного бункера 2 и расхода материала на распределитель готовой смеси 10 таким образом, чтобы уровень материала в корпусе вибробункера 7 соответствовал рабочему уровню и времени домешивания.

При необходимости асфальтобетонная смесь может подогреваться посредством подачи тепла через каналы подогрева 11 и 12 вибробункера 7 включением узла подогрева 15.

Источники информации

1. Ростовцев А.С. Битумоминеральные плиты для городских дорог. - М.: Стройиздат,1976.- С.38.

2. Патент России №2001763 С1, кл. В 28 В 11/00, 14.06.91 (№4945007/33).

3. Давыдов В.Н. Изготовление изделий из асфальтобетонных смесей. – М.: Ассоциация строительных вузов (АСВ), 2003. – С.77.

4. Авторское свидетельство №253095, кл. Е 01 С 19/08, 22.07.1968 (№1262306/29-14).

5. Авторское свидетельство №333242, кл. Е 01 С 19/22, 10.11.1970 (№1488891/29-14).