книги / Техническое нормирование макрошероховатости дорожных покрытий автомобильных и лесовозных дорог

4.6. Принципы проектирования технологии устройства шероховатых поверхностных слоев дорожных покрытий

Технологический процесс состоит из совокупности технологических операций, итогом осуществления которого является готовый конструктивный элемент. Работа технологического потока организуется на сменных захватках, т.е. на протяженности дороги, где осуществляется одна или несколько технологических операций. Каждая технологическая операция выполняется на технологической захватке, т.е. на протяженности дороги, где реализуются технологические возможности конкретной технологической машины или звена по выполнению технологически неделимого элемента работ (например, розлив вяжущего или распределение материала и т.п.).

По технологическим возможностям технологические машины подразделяются на однопроходные, когда за одну технологическую операцию полностью достигается требуемое качество выполняемого элемента работ, и на многопроходные, когда требуемое качество работы достигается в результате выполнения нескольких однотипных технологических операций над одним и тем же объемом работ (циклические технологические операции).

В зависимости от технологических возможностей технологических машин и технологических особенностей формирования качества выполняемых работ рабочие операции подразделяются на технологически связанные и технологически несвязанные. Технологически связанные рабочие операции необходимо организовывать только на одной сменной захватке, разделенной на технологические захватки.

Длина сменной захватки должна обеспечивать полную загрузку всех технологических машин в течение смены и качественное выполнение работ в полном объеме на захватке.

Поскольку практически невозможно подобрать разные технологические машины, обладающие одинаковой производительностью, то длина сменной захватки определяется либо по производительности наиболее загруженного (наименее производительного) технологического звена (технологической машины) из имеющихся и участвующих в технологическом процессе, либо по производительности наиболее дорогой (уникальной) технологической машины, при этом остальные технологические звенья комплектуются, чтобы их производительность была больше или равна производительности ведущей машины.

231

В обоих случаях производительность либо наиболее загруженного звена, либо уникальной технологической машины будет определять производительность всего технологического потока. Производительность технологических машин (звеньев) может определяться либо по нормативным источникам (ЕНиР), если характеристики технологической машины и состав работ совпадают с предусмотренными проектом, либо по формулам табл. 4.17.

Нормативная производительность технологического звена (технологической машины) определяется следующим образом:

где Пзв – производительность технологического звена (технологической

машины) в смену, м3/см, м2/см, пм/см и т.д. (объем работ в смену); Тсм – продолжительность смены, ч; И – измеритель (удельный объем работ),

на который распространяется норма времени (100 м3, 1000 м2, 1 км и т.п.); (Нвр) – суммарная норма времени, звено-часов, стоящая

вскобках и состоящая из основной нормы и дополнительной, если

входе выполнения технологической операции происходит изменение технологических условий (увеличение дальности перемещения материала, увеличение числа проходов по одному месту и т.п.).

Производительность заводов, баз, полигонов по приготовлению материалов, обеспечивающих определенный объем укладки, определяется по формуле

где Пзав – производительность завода по обеспечиваемому объему работ по укладке, м2/см; Тсм – продолжительность рабочей смены, ч; Kи – коэффициент используемого времени (0,8–0,85); qзав – удельная производительность завода по выпуску требуемого материала, т/ч; Нр – удельный расход материала при укладке в конструкцию, т/м2.

Сопоставляя производительность всех машин, занятых в технологическом процессе по устройству поверхностного слоя покрытия, находят минимальную величину, которая и характеризует наиболее загруженное звено.

232

233

234

235

Исходя из минимальной производительности определяют длину сменной захватки:

где Lсм – длина сменной захватки, п.м; Всл – ширина укладываемого слоя, м; Пmin – производительность наиболее загруженного звена, м2/см.

Длина технологической захватки, на которой непосредственно осуществляется технологическая операция, определяется в зависимости от максимальной длительности технологической активности обрабатываемого материала (период остывания асфальтобетонной смеси, период распада битумной эмульсии, период от начала затворения цемента до конца схватывания и т.п.), в течение которой технологическая операция наиболее эффективна и обеспечивает требуемое качество готовой продукции. Длина захватки может быть меньше или равной сменной захватке. Максимально возможная длина захватки определяется по формуле:

где Lт.з – длина технологической захватки, на которой качественно можно осуществить технологическую операцию, п.м; ПI – удельная производительность технологического звена (технологической машины), рассчитываемая по формуле 3.35, м2/ч

где Пmin – производительность наиболее загруженного звена в технологическом потоке, м2/см; Тсм – продолжительность смены, ч; tок – длительность технологического процесса (операции) или продолжительность технологически активного состояния обрабатываемого материала, ч; tроп – суммарная продолжительность выполнения предшествующих технологических операций на данной сменной захватке или время возможного начала работ, ч; Всл – ширина укладываемого или обрабатываемого слоя, м.

Продолжительность технологически активного состояния обрабатываемого материала определяется для каждого материала индивидуально, в зависимости от свойств и внешних факторов, влияющих на скорость изменения этих свойств (например, скорость остывания горячего асфальтобетона зависит от температуры окружающего воздуха, скорость распада эмульсии – от температуры окружающего воздуха и влажности и т.п.). Поэтому продолжительность технологически актив-

236

ного состояния определяется на основе опыта в конкретных условиях строительства. Если фактическая продолжительность технологического процесса складывающаяся со временем приготовления материала на заводе, хранения приготовленного материала, транспортировки до объекта укладки, укладки в конструкцию, уплотнения и формирования структуры, не больше продолжительности технологически активного состояния обрабатываемого материала, то технологический процесс спланирован правильно, если больше – то технологический процесс спланирован неправильно и будет приводить к браку готовой конструкции.

Важнейшим критерием качества продукции технологического процесса является систематическое сопоставление фактического времени выполнения технологического процесса с временем технологической активности материала.

Практически любой технологический процесс при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд представляет собой совокупность технологических операций, сущность которых сводится к следующему:

–дробление или измельчение материала до некоторых оптимальных размеров элементов, обеспечивающих требуемое качество конструкции;

–дозирование составляющих для получения структуры (композиции), удовлетворяющей требуемыми качественными характеристиками;

–перемешивание, обеспечивающее равномерное распределение составляющих по структуре материала и однородность свойств по объему материала, обеспечивающего качество конструкции;

–разравнивание (распределение), обеспечивающее получение требуемой формы конструкции (толщина, ширина, очертание поверхности), качество конструкции;

–уплотнение (самоуплотнение), обеспечивающее формирование структуры, удовлетворяющей требуемой прочности и работоспособности конструктивного слоя;

–создание технологических условий (температурного, влажностного режимов, дополнительного длительного уплотнения), обеспечивающих окончательное и устойчивое формирование требуемой структуры конструктивного слоя, обеспечивающей требуемое качество конструкции.

Каждая технологическая операция характеризуется технологическими параметрами, которые определяют вид воздействия, силу воз-

237

действия, интенсивность воздействия, длительность воздействия, условия воздействия на обрабатываемый материал, обеспечивающие достижения требуемого качества продукции технологической операции (например, операция дробления характеризуется качеством дробленного материала, операция перемешивания – качеством полученной смеси и т.п.). Оптимальные технологические параметры устанавливаются путем испытаний материалов и конструкций с целью выявления закономерностей изменения качественных характеристик обрабатываемого материала в зависимости от величин технологических параметров.

Вид воздействия характеризует технологический принцип обработки материала и бывает механическим, физическим, физико-химическим, химическим и комбинированным. В дорожном строительстве преобладающимявляетсямеханическийикомбинированныйвидвоздействия.

Сила и интенсивность воздействия характеризует работу (энергию) технологического процесса, затраченную на преобразование исходного качества материала в новое качество конструктивного слоя.

Длительность воздействия характеризует время, в течение которого происходит преобразование исходного качества в новое при осуществлении технологического процесса, количество работы технологического процесса, осуществляемое в единицу времени, характеризует мощность технологического процесса.

Одной из важнейших инженерных задач при проектировании технологического процесса является обоснование оптимальных технологических параметров на основании которых осуществляется выбор технологических машин и организуется взаимодействие в технологическом процессе.

Существует две закономерности изменения качественных характеристик в зависимости от величины технологических параметров:

–параболическая закономерность (рис. 4.6);

–экспоненциальная закономерность (рис. 4.7).

Существует несколько методов и их вариаций по устройству шероховатых поверхностных слоев дорожных покрытий:

1)метод поливок и посыпок с раздельным распределением вяжущего и минерального материала (традиционный метод поверхностных обработок);

2)метод поливок и посыпок с одновременным распределением вяжущего и минерального материала за один прием;

238

3)метод укладки готового, обладающего повышенными шероховатыми свойствами материала пластичной и литой консистенции;

4)метод обогащения поверхностного слоя структур улучшающими добавками (метод втапливания).

Рис. 4.6. Параболическая закономерность изменения качественных характеристик обрабатываемых материалов в зависимости от изменения технологических параметров: А1, А2, А3 – работы, затрачиваемые различными типами технологических машин (А1 – наиболее мощные, А3 – наименее мощные) на выполнение одной и той же технологической операции; Р1, Р2 – нижние допустимые уровни технологического параметра при работе наиболее мощной машины и менее мощной соответственно; Р1I, Р2I – верхние допустимые уровни технологического параметра при работе

наиболее мощной и менее мощной машины; q1, q2 – технологические параметры

Рис. 4.7. Экспоненциальная закономерность изменения характеристик обрабатываемых материалов в зависимости от изменения технологических параметров: А1, А2, А3 – работы, затрачиваемые различными типами технологических машин (А1 – наиболее мощные, А3 – наименее мощные) на выполнение одной и той же операции; Р1, Р2 – нижние допустимые уровни технологического параметра при работе наиболее

мощной машины и менее мощной

239

Каждый из перечисленных методов, в зависимости от требуемых уровня макрошероховатости, прочностных свойств, износостойкости, теплостойкости, морозостойкости, водостойкости и долговечности сохранения этих свойств поверхностным слоем может основываться на некоторых специфических вариантах выполнения отдельных операций

(табл. 4.19).

240