Развитие и современное состояние строительно-дорожной отрасли

ном выпускают щебень в виде смеси фракции 5–20, 20–40 и 40– 70 мм.

Производимый щебень фракций 5–20 мм обычно сильно закрупнен: так, рассевы показывают, что на сите с ячейками размером 12,5 мм содержание материала составляет обычно 70 % и более. Это не позволяет из поставляемого материала подобрать оптимальный зерновой состав минеральной части асфальтобетонных смесей, что существенно ухудшает физико-механические характеристики асфальтобетона. Исследования СоюздорНИИ, а также отечественный

изарубежный опыты строительства и эксплуатации автомобильных дорог позволили установить, что щебень для приготовления асфальтобетонных смесей для верхних слоев покрытий должен выпускаться в виде узких фракций (5–10, 10–15, 15–20 мм). Из узких фракций щебня сравнительно просто подобрать требуемые смеси оптимального зернового состава. Применение оптимальных смесей позволяет улучшить однородность контролируемых свойств асфальтобетона, увеличить его плотность и сдвигоустойчивость.

Поставляемый щебень фракции 5–20 мм в большинстве случаев содержит чрезмерное количество зерен лещадной формы – 25–40 %

иболее, однако, как было указано ранее, в соответствии с действующей нормативно-технической документацией для верхних слоев асфальтобетонных покрытий, должен применяться кубовидный щебень, где содержание зерен лещадной формы не должно превышать 15 %. Повышенное содержание зерен лещадной формы отрицательно влияет на удобоукладываемость и плотность асфальтобетонных смесей. Также следует учитывать, что зерна лещадной формы обладают меньшей механической прочностью по сравнению с кубовидными зернами щебня. Поэтому при строительстве (при укатке) и в процессе эксплуатации (под воздействием движущегося автотранспорта) зерна лещадной формы разрушаются, что может приводить к образованию свежих поверхностей не покрытых битумом. Эти места являются первичными очагами разрушения асфальтобетона при проникновении воды и действия затем попеременного замораживанияоттаивания.

121

Это также подтверждается исследованиями СоюздорНИИ, где изучалась зависимость между дробимостью щебня в цилиндре и содержанием в нем зерен лещадной формы. Установлено, что с увеличением содержания в щебне (М 1200) зерен лещадной формы с 0 до 20 % его дробимость увеличилась с 5 до 11 %, т.е. дробятся преимущественно зерна лещадной формы.

Щебень узких фракций кубовидной формы впервые в широких масштабах в России был применен для устройства верхних слоев асфальтобетонных покрытий при реконструкции МКАД.

Представительные статистические данные показали, что асфальтобетонное покрытие на МКАД, устраиваемое с применением щебня узких фракций кубовидной формы, стало более сдвигоустойчивым. Среднее значение угла внутреннего трения асфальтобетона повысилось примерно на 1,5°, а разброс этого показателя снизился почти в два раза. Среднее сопротивление сдвигу при расчетных условиях возросло с 0,789 до 0,840 МПа. При этом стандартный показатель прочности при сжатии при 50 °С асфальтобетона повысился в среднем на 0,3 МПа и достиг величины 1,6 МПа.

Применение более качественного щебня на МКАД позволило предотвратить образование колеи в покрытии даже в форс-мажорных случаях колонного движения и заторов автомобилей при высоких температурах и увеличить срок его службы.

При производстве щебня кубовидной формы необходимо учитывать, что форма зерен дробленого материала в основном определяется текстурно-структурными особенностями исходной горной породы, используемым оборудованием и технологией переработки.

Горные породы, применяемые в данном случае для получения щебня узких фракций кубовидной формы, состоят из нескольких минералов, представленных кристаллами, имеющими различную крупность. При дроблении такая горная порода разрушается по границам раздела между кристаллами. При этом установлено, что с увеличением размера кристаллов, при прочих разных условиях, выход щебня кубовидной формы также увеличивается. Метаморфические горные породы обычно характеризуются слоистой текстурой и при дробле-

122

с реконструкцией щебнезаводов устраивать на промплощадках щебзаводов специальные открытые дробильно-сортировочные установки некапитального типа, предназначенные для получения щебня фракций 5–10, 10–15 и 15–20 мм с содержанием зерен лещадной формы не более 15 %. Эти установки более дешевы по сравнению с капитальными, и их можно смонтировать в течение одного-двух месяцев. В качестве исходного материала при этом можно использовать щебень фракций 20–40 и 40–70 мм. Технологическое оборудование (дробилки, грохота), применяемое в таких установках, в настоящее время выпускается как отечественными, так и зарубежными фирмами. При работе таких установок можно также учитывать сезонный спрос на щебень для дорожного строительства.

Производство щебня узких фракций кубовидной формы в промышленных объемах было организовано в России в середине 90-х гг. прошлого века. Для этого вначале в основном использовалось дро- бильно-сортировочное оборудование зарубежных фирм Svedala (Швеция), Nordberg (Финляндия), Parker (Великобритания), так как в России на этот период дробильного оборудования для производства щебня кубовидной формы не выпускалось. Дробильное оборудование этих фирм характеризуется высокой надежностью в работе, большими диапазонами производительности и оснащено системами автоматического управления.

Система управления обычно имеет несколько программ дробления, обеспечивая при этом автоматическое поддержание величины разгрузочной щели дробилки, что, в свою очередь, обеспечивает стабильный зерновой состав готовой продукции. Дробилки защищены от поломки при попадании недробимых (металлических) тел путем быстрого увеличения разгрузочной щели, которая автоматически восстанавливается до заданного размера после пропуска недробимого материала. Дробилки обычно работают «под завалом» за счет автоматической связи между питателем и дробилкой. Питатель включается при снижении уровня щебня в камере дробления. Работа «под завалом» способствует повышению степени кубовидности щебня.

124

Отечественное машиностроение за прошедший период, несмотря на сложное экономическое положение, освоило производство дро- бильно-сортировочного оборудования для выпуска щебня кубовидной формы, стоимость которого в 1,5–2 раза ниже аналогичного по производительности и назначению оборудования зарубежных фирм. ОАО «Дробмаш» совместно с ЗАО НПЦ «Кибернетика» освоили выпуск дробильно-сортировочной линии на базе конусной дробилки ДРО-560 с автоматической системой управления САУ. Дробилка имеет производительность 40 м3/ч и в качестве исходного материала использует щебень крупностью 20–40 (70) и 40–70 мм.

ОАО «Механобр-Техника» в настоящее время выпускает принципиально новые дробилки КИД (конусные дробилки инерционного действия с регулируемым дебалансным вибровозбудителем). Дробилки установлены на многих щебнезаводах (Карелия, Воронежская область, Оренбургская область, Московская область и другие). Помимо того, что эти дробилки обеспечивают выпуск щебня кубовидной формы, они позволяют примерно на 10 % снизить выход отсевов дробления, а также имеют степень дробления в 1,5–2,0 раза выше, чем у других конусных дробилок.

Дробилки КИД имеют производительность от 15 до 75 м3/ч

ив качестве исходного материала используют щебень с максимальной крупностью до 140 мм. Конструкция дробилок запатентована

иприменяется во многих западных странах.

ЗАО «Урал-Омега» выпускает центробежные дробилки ДЦ для получения щебня кубовидной формы. Эти дробилки широко используются в Уральском регионе. В этой дробилке исходный материал разгоняется за счет центробежных сил до высоких скоростей и при столкновении его с футеровкой корпуса происходит его измельчение. Степень измельчения и, соответственно, выход готовой продукции может регулироваться за счет изменения скорости.

На основании вышесказанного можно сделать следующие выводы:

– применение кубовидного щебня существенно повышает качество верхнего слоя покрытия;

125

–потребность в кубовидном щебне удовлетворяется в РФ меньше чем на 50 %;

–использование отечественного дробильно-сортировочного оборудования позволяет обеспечить дорожное хозяйство щебнем кубовидной формы.

Дробилки ДЦ (рис. 5.1) – это современные высокоэффективные дробилки центробежно-ударного действия, позволяющие с высокой эффективностью дробить, измельчать, гранулировать рудные и нерудные материалы.

Применение центробежных дробилок ДЦ наиболее эффективно на последней стадии дробления, где происходит формирование основных качественных показателей материалов. На абсолютном большинстве месторождений дробилки ДЦ позволяют получать продукцию высокого качества и за-

данных параметров с показателями эффективности и экономичности, недостижимых при применении других способов дробления.

Особенностями эксплуатации дробилок ДЦ являются высокий коэффициент использования, простота и низкая стоимость обслуживания. Работа дробилки ДЦ и качество продукта дробления не зависят от состояния изнашиваемых элементов.

Линия производства кубовидного щебня ДСУ-70-60

В основе линии по производству щебня заложены центробежноударные дробилки ДЦ, продукт дробления которых полностью соответствует ГОСТ 8263–93 группы I. Лещадность щебня, получаемого из абсолютного большинства минералов, составляет 2–15 % при повышении прочности щебня на одну ступень.

126

Технологическая линия ДСУ-70 (рис. 5.2, 5.3) разработана для получения кубовидного щебня различных фракций с производительностью 70 т/ч.

Рис. 5.2. Технологическая линия ДСУ-70

Рис. 5.3. Технологическая схема дробильно-сортировочной установки ДСУ-70-60

127

Состав технологической линии:

•приемный бункер с питателем [1];

•центробежная дробилка ДЦ-1,25 [2] (получение кубовидного щебня);

•грохот-агрегат сортировки [3] (сортировка на фракции товарной продукции);

•конвейеры ленточные [4, 5] (транспортировка материала);

•агрегат управления [6].

Продукты дробильно-сортировочной линии:

Вариант A

Готовые продукты: кубовидный щебень классов 5–10; 10–15; 15–20; 20–40; отсев дробления 0–5 мм; производительность по готовым продуктам 80–100 т/ч.

Вариант B

Готовые продукты: кубовидный щебень классов 5–10; 10–15; 15–20; отсев дробления 0–5 мм; производительность по готовым продуктам 40–70 т/ч.

5.2. Технология производства песчано-гравийной смеси

Современное строительство не обходится без использования бетона. Практически ни один объект строительства не станет достаточно прочным, а следовательно, и достаточно долговечным, если его не установить на прочный фундамент.

Для получения идеально густого и прочного материала к основному вяжущему материалу, т.е. бетону, добавляют песчанoгрaвийную смесь. В идеале она должна содержать в себе зерна различной величины, в этом случае бетон получится достаточно густым и прочным, а также поможет сэкономить цемент.

Песчано-гравийную смесь можно разделить на природную и обогащённую (ОПГС). ОПГС получаются в результате обогащения природных песчано-гравийных смесей. Природные используют при укладывании покрытия дорог, как основание под покрытие – в роли дренажа, а также в других целях в отрасли дорожного строитель-

128

сортировочных линий ДСУ-60-70 (основанных на дробилке ДЦ), оптимальных для переработки ПГС, работающие со следующими показателями (табл. 5.1, 5.2).

Таблица 5.1 Качество кубовидного щебня, получаемого из ПГС

Таблица 5.2 Нормативные требования к фракционному щебню

5.3. Технология производства цемента

Цемент – порошкообразный строительный вяжущий материал, обладающий гидравлическими свойствами.

Цемент состоит из клинкера и, при необходимости, гипса или его производных и добавок. При взаимодействии с водой или другими жидкостями цемент образует пластичную массу (цементное тесто), которая, затвердевая, превращается в камнеподобное тело.

К цементам относится большая группа гидравлических вяжущих веществ, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция, образовавшиеся в результате обжига до спекания сырьевой смеси надлежащего состава.

130