Увеличение темпов укладки асфальтобетонных смесей
Статистика последних лет показывает, что объемы и темпы устройства асфальтобетонных покрытий на российских дорожных объектах пока существенным образом отстают от подобных показателей наиболее развитых стран мира. Дорожная отрасль США ежегодно укладывает около 450 млн тонн асфальтобетонных смесей, европейских стран – примерно 270 млн тонн, а России – только около 50 млн. При этом развитая сеть и высокая производительность АБЗ вкупе с совершенной укладочной и уплотняющей техникой позволяют американцам вести укладку асфальтобетонных покрытий по скоростной технологии (средняя рабочая скорость их укладчиков, как правило, держится в пределах 5 – 10 м/мин).
В Европе, где сеть АБЗ по своей производительности менее приспособлена к высоким темпам работы дорожников, средняя скорость укладки не превышает 5–6 м/мин. Поэтому производительность труда на этой операции в Германии, Италии, Франции и других европейских странах в 2–3 раза ниже, а стоимость укладки 1 т смеси почти в 2 раза выше, чем в США. В Украине же средняя скорость укладки асфальтобетона не более 2–3 м/мин, хотя многие отечественные подрядчики используют купленные в Европе и Америке укладчики и катки.
Такое положение с объемами выпуска асфальтобетонных смесей в Украине объясняется, главным образом, незначительной общей потребностью в ней для того еще малого количества объектов и объемов их финансирования, которые дорожная отрасль способна обеспечить из своего пока «скудного» бюджета (всего 7 млрд USD в год, а в США или Японии – более 100).
И все же возрастающая сеть с более мощными АБЗ не всегда территориально может совпадать с местоположением некоторых крупных дорожных строек. Подрядчики порой вынуждены вблизи них развертывать новые АБЗ или перебазировать существующие установки. Причем такие масштабные и значимые стройки требуют более интенсивного выполнения запроектированных работ, чтобы не стать очередным дорожным «долгостроем». Заказчик чаще всего ориентирует подрядчика на вахтовый (круглосуточный) метод ведения работ.
Поэтому иногда перед подрядчиками возникает задача практического повышения темпов устройства асфальтобетонных покрытий и обеспечения стройки значительными объемами смеси в короткие сроки, с тем чтобы эти «теплолюбивые» работы можно было завершить в основном в летнее время, не «влезая» в осеннее ненастье или не начиная их ранней, еще холодной весной, что, как известно, может сопровождаться определенными потерями качества устраиваемых покрытий.
Анализ и осмысление путей решения этой сложной и важной задачи показывают, что повысить объемы выпуска асфальтобетона на существующих смесительных установках можно практически до 1,5 раз, не наращивая мощностей АБЗ и не приобретая новых дорогостоящих установок. Почему в 1,5, а не в 2–3 раза? Потому что, во-первых, за счет имеющихся резервов у укладчиков и ударно-вибрационных катков можно тоже увеличить среднюю скорость укладки покрытий до 1,5–2 раз, доведя ее до 4–5 м/мин. Во-вторых, потому, что АБЗ и укладочный отряд машин являются отдельными, но взаимосвязанными звеньями единой технологической цепи, в которой АБЗ является ведущим звеном, а укладочный отряд – вспомогательным (по канонам технологии его производительность должна быть больше производительности АБЗ на 15–20 %, чтобы не сдерживать работу ведущего звена).
Каким же образом подрядчик, выполняющий свои работы вахтовым методом, может «заставить АБЗ трудиться» тоже чуть ли не круглосуточно? Ведь укладка смеси в покрытие осуществляется в светлое время суток. Поэтому АБЗ и готовит смесь, как правило, с 6–7 до 19–20 часов, т. е. около 12–13 часов с учетом требующихся еще 1,5–2 часов на ее доставку, укладку и укатку. Другую (темную) половину суток «фабрика смеси» не работает, хотя могла бы давать если не 100%, то уж не менее 50% дневной выработки.
Расчеты и реальная практика показывают, что смесительная установка с максимальной производительностью, к примеру 160 т/ч с учетом условий ее эксплуатации, за 12 дневных часов способна выпускать около 1500 т смеси, а за 6–7 ночных часов может дать еще 700–800 т, что в итоге за сутки составит 2200–2300 т, или в 1,5 раза больше дневной выработки.
Смесь, дополнительно выработанную в вечернее или ночное время, следует складировать в специальные накопительные бункера и расходовать с наступлением очередного рабочего дня.
Конечно, идея не нова. Дорожники многих стран, в том числе и Украине, знают о достоинствах таких бункеров и о появляющихся за счет них преимуществах в организации и технологии выпуска смеси и устройства асфальтобетонных покрытий. Здесь, однако, возврат к идее накопительных бункеров имеет другую технологическую основу и другое их практическое предназначение, чем раньше. Вообще бункера на АБЗ можно подразделить на так называемые уравнительные (их на сегодня большинство) и накопительные (еще мало). Уравнительные выполняют основную функцию, связанную с выравниванием ритма работы смесительного агрегата АБЗ и автотранспорта, сводя к минимуму возможные их остановки и простои. Накопительный же бункер предназначен для длительного хранения смеси без заметного изменения ее основных свойств. Оба типа бункеров конструктивно отличаются друг от друга.
Попытки сохранять смесь продолжительный период в уравнительных бункерах делались неоднократно и во многих странах. Однако это оказалось нецелесообразным потому, что смесь после хранения имела плохие свойства и быстро разрушалась в покрытии. Хотя сами бункера имели хорошую теплоизоляцию и сохраняли нужную температуру смеси. Причина – существенное окисление битума с соответствующим снижением качества и свойств асфальтобетона.
Пришлось дорожникам от такой технологии накопления и хранения смеси отказаться. И сейчас большинство смесительных установок агрегатируется в основном уравнительными бункерами емкостью, как правило, не превышающей часовую производительность. Срок пребывания смеси в таком бункере ограничен одним или максимум двумя часами из-за все того же окисления битума.
Окисление – химический процесс соединения молекул углерода и водорода битума с кислородом воздуха, и его результат, коксование битума, подобен ржавчине при окислении металла. Так же как и металл, битум окисляется всегда, везде и при любой температуре, лишь бы был доступ кислорода. Но скорость окисления может быть разной, а сам процесс соответственно быстрым или продолжительным. Поэтому битум в смеси, уложенной в покрытие дороги с начальной пенетрацией, например, 60/90 единиц, будет окисляться до тех пор (13–15 лет), пока его пенетрация не снизится до уровня 10–15 единиц. После этого асфальтобетон в покрытии станет хрупким, ломким и легкоразрушаемым.
Конечно, окисление битума на дороге идет медленно, так как в плотных слоях покрытия он почти полностью защищен от воздействия кислорода и его температура относительно низка. Другое дело, изготовление асфальтобетонной смеси на АБЗ, ее хранение в бункере, перевозка в автосамосвале и укладка на дороге. В этих процессах и операциях действуют все три фактора, наиболее сильно влияющие на окисление, – высокая температура, время и доступ кислорода. И особенно существенным и пагубно влияющим в условиях высоких температур оказывается контакт битума с кислородом воздуха, больше всего понижающим показатели его пенетрации.
Фактор времени тоже вносит свою «лепту» в ухудшение свойств битума и смеси. Если в свежей смеси после укладки в дорогу показатель пенетрации битума составляет, например, 55–60 единиц, то после пяти лет эксплуатации покрытия он может понизиться до 40–45, после десяти лет – до 25–30 и после 15 лет – до 10–15 единиц. Практическое влияние фактора температуры тоже достаточно заметно, но оно своеобразно. До 93°С окисление битума идет с нарастанием темпов, но затем на каждую прибавку в 14°С скорость химической реакции окисления удваивается. При 149°С она будет идти в два раза, а при 163°С – в четыре раза быстрее, чем при температуре 135°C. Поэтому «злоупотреблять» слишком высокой температурой битума и смеси опасно и не следует.
Специальные исследования американских специалистов на АБЗ и дороге показали, что на некоторых операциях невозможно избежать окисления битума и снижения его показателей пенетрации. Оно всегда будет при перемешивании смеси в мешалке (потеря пенетрации до 10 единиц), при ее перевозке и укладке в покрытие (еще 10 единиц). А вот при хранении смеси в бункере, в котором снижение пенетрации может быть значительно большим (до 20 единиц и более), оказалось возможным свести его практически к нулю, если исключить постоянное попадание в бункер кислорода воздуха.
Статистика последних лет показывает, что объемы и темпы устройства асфальтобетонных покрытий на российских дорожных объектах пока существенным образом отстают от подобных показателей наиболее развитых стран мира. Дорожная отрасль США ежегодно укладывает около 450 млн тонн асфальтобетонных смесей, европейских стран – примерно 270 млн тонн, а России – только около 50 млн. При этом развитая сеть и высокая производительность АБЗ вкупе с совершенной укладочной и уплотняющей техникой позволяют американцам вести укладку асфальтобетонных покрытий по скоростной технологии (средняя рабочая скорость их укладчиков, как правило, держится в пределах 5 – 10 м/мин).
В Европе, где сеть АБЗ по своей производительности менее приспособлена к высоким темпам работы дорожников, средняя скорость укладки не превышает 5–6 м/мин. Поэтому производительность труда на этой операции в Германии, Италии, Франции и других европейских странах в 2–3 раза ниже, а стоимость укладки 1 т смеси почти в 2 раза выше, чем в США. В Украине же средняя скорость укладки асфальтобетона не более 2–3 м/мин, хотя многие отечественные подрядчики используют купленные в Европе и Америке укладчики и катки.
Такое положение с объемами выпуска асфальтобетонных смесей в Украине объясняется, главным образом, незначительной общей потребностью в ней для того еще малого количества объектов и объемов их финансирования, которые дорожная отрасль способна обеспечить из своего пока «скудного» бюджета (всего 7 млрд USD в год, а в США или Японии – более 100).
И все же возрастающая сеть с более мощными АБЗ не всегда территориально может совпадать с местоположением некоторых крупных дорожных строек. Подрядчики порой вынуждены вблизи них развертывать новые АБЗ или перебазировать существующие установки. Причем такие масштабные и значимые стройки требуют более интенсивного выполнения запроектированных работ, чтобы не стать очередным дорожным «долгостроем». Заказчик чаще всего ориентирует подрядчика на вахтовый (круглосуточный) метод ведения работ.
Поэтому иногда перед подрядчиками возникает задача практического повышения темпов устройства асфальтобетонных покрытий и обеспечения стройки значительными объемами смеси в короткие сроки, с тем чтобы эти «теплолюбивые» работы можно было завершить в основном в летнее время, не «влезая» в осеннее ненастье или не начиная их ранней, еще холодной весной, что, как известно, может сопровождаться определенными потерями качества устраиваемых покрытий.
Анализ и осмысление путей решения этой сложной и важной задачи показывают, что повысить объемы выпуска асфальтобетона на существующих смесительных установках можно практически до 1,5 раз, не наращивая мощностей АБЗ и не приобретая новых дорогостоящих установок. Почему в 1,5, а не в 2–3 раза? Потому что, во-первых, за счет имеющихся резервов у укладчиков и ударно-вибрационных катков можно тоже увеличить среднюю скорость укладки покрытий до 1,5–2 раз, доведя ее до 4–5 м/мин. Во-вторых, потому, что АБЗ и укладочный отряд машин являются отдельными, но взаимосвязанными звеньями единой технологической цепи, в которой АБЗ является ведущим звеном, а укладочный отряд – вспомогательным (по канонам технологии его производительность должна быть больше производительности АБЗ на 15–20 %, чтобы не сдерживать работу ведущего звена).
Каким же образом подрядчик, выполняющий свои работы вахтовым методом, может «заставить АБЗ трудиться» тоже чуть ли не круглосуточно? Ведь укладка смеси в покрытие осуществляется в светлое время суток. Поэтому АБЗ и готовит смесь, как правило, с 6–7 до 19–20 часов, т. е. около 12–13 часов с учетом требующихся еще 1,5–2 часов на ее доставку, укладку и укатку. Другую (темную) половину суток «фабрика смеси» не работает, хотя могла бы давать если не 100%, то уж не менее 50% дневной выработки.
Расчеты и реальная практика показывают, что смесительная установка с максимальной производительностью, к примеру 160 т/ч с учетом условий ее эксплуатации, за 12 дневных часов способна выпускать около 1500 т смеси, а за 6–7 ночных часов может дать еще 700–800 т, что в итоге за сутки составит 2200–2300 т, или в 1,5 раза больше дневной выработки.
Смесь, дополнительно выработанную в вечернее или ночное время, следует складировать в специальные накопительные бункера и расходовать с наступлением очередного рабочего дня.
Конечно, идея не нова. Дорожники многих стран, в том числе и Украине, знают о достоинствах таких бункеров и о появляющихся за счет них преимуществах в организации и технологии выпуска смеси и устройства асфальтобетонных покрытий. Здесь, однако, возврат к идее накопительных бункеров имеет другую технологическую основу и другое их практическое предназначение, чем раньше. Вообще бункера на АБЗ можно подразделить на так называемые уравнительные (их на сегодня большинство) и накопительные (еще мало). Уравнительные выполняют основную функцию, связанную с выравниванием ритма работы смесительного агрегата АБЗ и автотранспорта, сводя к минимуму возможные их остановки и простои. Накопительный же бункер предназначен для длительного хранения смеси без заметного изменения ее основных свойств. Оба типа бункеров конструктивно отличаются друг от друга.
Попытки сохранять смесь продолжительный период в уравнительных бункерах делались неоднократно и во многих странах. Однако это оказалось нецелесообразным потому, что смесь после хранения имела плохие свойства и быстро разрушалась в покрытии. Хотя сами бункера имели хорошую теплоизоляцию и сохраняли нужную температуру смеси. Причина – существенное окисление битума с соответствующим снижением качества и свойств асфальтобетона.
Пришлось дорожникам от такой технологии накопления и хранения смеси отказаться. И сейчас большинство смесительных установок агрегатируется в основном уравнительными бункерами емкостью, как правило, не превышающей часовую производительность. Срок пребывания смеси в таком бункере ограничен одним или максимум двумя часами из-за все того же окисления битума.
Окисление – химический процесс соединения молекул углерода и водорода битума с кислородом воздуха, и его результат, коксование битума, подобен ржавчине при окислении металла. Так же как и металл, битум окисляется всегда, везде и при любой температуре, лишь бы был доступ кислорода. Но скорость окисления может быть разной, а сам процесс соответственно быстрым или продолжительным. Поэтому битум в смеси, уложенной в покрытие дороги с начальной пенетрацией, например, 60/90 единиц, будет окисляться до тех пор (13–15 лет), пока его пенетрация не снизится до уровня 10–15 единиц. После этого асфальтобетон в покрытии станет хрупким, ломким и легкоразрушаемым.
Конечно, окисление битума на дороге идет медленно, так как в плотных слоях покрытия он почти полностью защищен от воздействия кислорода и его температура относительно низка. Другое дело, изготовление асфальтобетонной смеси на АБЗ, ее хранение в бункере, перевозка в автосамосвале и укладка на дороге. В этих процессах и операциях действуют все три фактора, наиболее сильно влияющие на окисление, – высокая температура, время и доступ кислорода. И особенно существенным и пагубно влияющим в условиях высоких температур оказывается контакт битума с кислородом воздуха, больше всего понижающим показатели его пенетрации.
Фактор времени тоже вносит свою «лепту» в ухудшение свойств битума и смеси. Если в свежей смеси после укладки в дорогу показатель пенетрации битума составляет, например, 55–60 единиц, то после пяти лет эксплуатации покрытия он может понизиться до 40–45, после десяти лет – до 25–30 и после 15 лет – до 10–15 единиц. Практическое влияние фактора температуры тоже достаточно заметно, но оно своеобразно. До 93°С окисление битума идет с нарастанием темпов, но затем на каждую прибавку в 14°С скорость химической реакции окисления удваивается. При 149°С она будет идти в два раза, а при 163°С – в четыре раза быстрее, чем при температуре 135°C. Поэтому «злоупотреблять» слишком высокой температурой битума и смеси опасно и не следует.
Специальные исследования американских специалистов на АБЗ и дороге показали, что на некоторых операциях невозможно избежать окисления битума и снижения его показателей пенетрации. Оно всегда будет при перемешивании смеси в мешалке (потеря пенетрации до 10 единиц), при ее перевозке и укладке в покрытие (еще 10 единиц). А вот при хранении смеси в бункере, в котором снижение пенетрации может быть значительно большим (до 20 единиц и более), оказалось возможным свести его практически к нулю, если исключить постоянное попадание в бункер кислорода воздуха.
смеси, асфальтобетонных, битума, укладки, более, скорость, покрытий, может, единиц, производительность, средняя, около, смесей, пенетрации, стран, Поэтому, часов, Украине, работы, Асфальт
