CC BY
37
УДК 625.855
МИНИМИЗАЦИЯ СТАРЕНИЯ БИТУМА В РАБОЧЕМ КОТЛЕ АБЗ
© 2007 г. Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко
Во время приготовления асфальтобетонной смеси происходят значительные изменения физико-механических свойств вяжущего в рабочем котле (рис. 1). Причиной изменений свойств является активное окисление битума кислородом воздуха при сливе его из возвратного битумопровода на поверхность вяжущего в котле. При этом окисление происходит как в разбрызгиваемых струях (в тонком слое), так и на постоянно обновляемой поверхности битума в ёмкости.
°С 0,1мм
. I
1 I
; I
52: 24 ¡80
51: 23 ¡~75"
50- 22 т 70; I,
49- 21165"
; I
48: 201 60" тт
8 10 12 14 16 Час
Рис. 1. Изменения свойств битума в рабочем котле АБЗ в течение одной смены: 1 - глубина проникания иглы пенетрометра при +25 °С; 2 - глубина проникания иглы пенетрометра при 0 °С; 3 - температура размягчения
Для сохранения качества битума, т. е. минимизации старения вяжущего вследствие его окисления, необходимо устранить негативные последствия слива, уменьшить взаимодействие вяжущего с кислородом, а также сократить площадь обновления поверхностного слоя битума в котле.
С этой целью в ДорТрансНИИ РГСУ разработаны способ забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе [1] и способ минимизации окисления битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе [2], а также устройства, позволяющие реализовать данные способы.
В основе способа забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе лежит идея сохранения качества битума в рабочем котле за счёт уменьшения количества битума взаимодействующего с кислородом воздуха при сливе, путём понижения производительности битумного насоса в возвратный период.
Для осуществления данного способа в рабочем котле устраивается дополнительный всасывающий патрубок 3 (рис. 2), внутри которого имеется ограничивающая шайба 4, понижающая производительность битумного насоса 6. Дополнительный патрубок под-
ключается через трёхходовой кран 5 к шестерёнчатому насосу. Через тот же кран 5 подключается и основной всасывающий патрубок 2. При этом переключение трёхходового крана на входе битумного насоса осуществляется синхронно и синфазно с переключением трёхходового крана 8 на входе битумного дозатора.
Рис. 2. Технологическая схема способа забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на АБЗ: 1 - рабочий котёл; 2 - основной всасывающий патрубок; 3 - дополнительный всасывающий патрубок; 4 - ограничивающая шайба; 5, 8 - трёхходовые краны; 6 - шестерёнчатый битумный насос; 7 - прямой битумопровод; 9 - возвратный битумопровод; 10 - возвратный патрубок
Цикл дозирования осуществляется по принятой технологии, т. е. битумный насос производит забор битума из рабочего котла через основной всасывающий патрубок и подаёт его по прямой ветви битумо-провода 7 в битумный дозатор. При этом излишки битума возвращаются по возвратному битумопроводу 9 в рабочий котёл. По окончании дозирования трёхходовой кран на входе в дозатор закрывается, а трёхходовой кран 5 переключается на дополнительный всасывающий патрубок, имеющий ограничивающую шайбу. Это обеспечивает уменьшение, по сравнению с традиционной технологией, как объёма возвращаемого вяжущего, так и давления сливаемого битума в рабочий котёл. Следовательно, уменьшается поверхность разрушаемой плёнки и существенно снижается активность окислительного процесса.
Поскольку при сливе битума разрушение поверхностной плёнки всё же происходит и не исключено разбрызгивание вяжущего, авторами предлагается следующее решение данной проблемы.
Для осуществления плавного слива битума из возвратного битумопровода в котёл применяется специальное устройство слива - устройство минимизации старения битума в рабочем котле (рис. 3).
Задачей устройства слива является минимизация старения битума в рабочем котле благодаря сохране-
нию окисной пленки на большей части его поверхности и исключения разбрызгивания вяжущего при сливе из возвратного патрубка во время работы битумного насоса.
10
3
а
А-А
Рис. 3. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле: а - общий вид; б - сливной лоток (поперечное сечение); 1 - рабочий котёл; 2 - битум, 3 - сливной лоток; 4 - нижняя часть сливного лотка; 5 - верхняя часть сливного лотка; 6 - возвратный патрубок; 7 - ограничивающая сетчатая перегородка; 8 - боковые направляющие; 9 - демпфирующий цилиндрический поплавок; 10 - распорки
Поставленная задача достигается гашением волновых процессов, возникающих при сливе битума из возвратного патрубка в рабочий котёл, демпфирующим цилиндрическим поплавком и исключением разбрызгивания вяжущего за счёт подключения к возвратному патрубку сливного лотка особой конструкции.
Для гашения волновых процессов, возникающих при сливе, на небольшом расстоянии от лотка 3 устанавливается сетчатая перегородка 7, состоящая из двух слоёв сетки, между которыми помещён цилиндрический демпфирующий поплавок 9, свободно перемещающийся по вертикали при изменении уровня битума в рабочем котле. Слои сетки крепятся к боковым направляющим, наружные стороны которых воспроизводят форму боковых стенок рабочего котла, а внутренние - вертикальны. Высота ограничивающей
сетчатой перегородки при этом должна превышать величину максимального изменения уровня битума в рабочем котле. Для обеспечения жёсткости конструкции и исключения выхода поплавка в нижние и верхние торцы боковых направляющих вводятся, соответственно, нижняя и верхняя распорки.
Для полного устранения взаимодействия вяжущего с кислородом воздуха в рабочем котле при сливе его из возвратного битумопровода, а следовательно, исключая возможности окисления битума, разработан способ минимизации окисления битума в рабочем котле (рис. 4).
Минимизация окисления битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей достигается тем, что слив битума из возвратного битумо-провода осуществляется в стабилизирующее сливное устройство (приёмно-заборное устройство битума), полностью исключающее взаимодействие битума с кислородом воздуха. При этом не нарушается целостность поверхности битума рабочего котла и не происходит разбрызгивания вяжущего при его сливе.
Установка и работа устройства осуществляются следующим образом. В порожний рабочий котёл через люк-лаз погружается приёмно-заборное устройство 6 и устанавливается на ножках на дно котла. Возвратный патрубок 23 рабочего котла подключается посредством гибкого шланга к приёмному патрубку 4 устройства, а всасывающий патрубок 17 рабочего котла к заборному патрубку 14. При заполнении битумом рабочего котла вяжущее через входной битумный патрубок 5 поступает в устройство до минимально необходимого объёма, определяемого датчиком уровня поплавкового типа 11. При этом воздух, находящийся в устройстве, выходит наружу битумной ёмкости через воздушный клапан 10.
Перед началом работы асфальтосмесительной установки осуществляют холостую циркуляцию битума для заполнения и прогрева битумопроводов и проверки системы на работоспособность. По мере забора вяжущего из устройства шестерёнчатым битумным насосом происходит заполнение битумом из рабочего котла, поступающего через входной битумный патрубок 5 приёмно-заборного устройства, прямого и возвратного битумопроводов.
При включении асфальтосмесительной установки режим работы приёмно-заборного устройства несколько изменяется. Так, теперь кроме циркуляции битума осуществляется также его дозирование (цикл дозирования) для приготовления асфальтобетонной смеси. Периодически отбираемый из системы на дозирование битум пополняется битумом из рабочего котла, поступающим через входной битумный патрубок.
Предлагаемый способ обеспечивает сохранение качества битума за счёт исключения взаимодействия его с кислородом воздуха при сливе из возвратного битумопровода.
8
9
3
4
б
В дозатор
Рис. 4. Способ минимизации окисления битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе: 1 - рабочий котёл; 2 - люк-лаз; 3 - битум; 4 - приёмный патрубок; 5 - входной патрубок; 6 - приёмно-заборное устройство; 7 - теплоэлектрический нагреватель (ТЭН); 8 - ножки; 9 - гибкий шланг; 10 - воздушный клапан; 11 - датчик уровня поплавкового типа; 12 - минимально необходимый объём битума; 13 - датчик температуры; 14 - заборный патрубок; 15 - гибкий шланг; 16 - дополнительный всасывающий патрубок; 17 - основной всасывающий патрубок; 18 - трёхходовой кран битумного насоса; 19 - шестерёнчатый битумный насос; 20 - прямой битумопровод; 21 - трёхходовой кран битумного дозатора;
22 - возвратный битумопровод; 23 - возвратный патрубок
Способ прост в реализации и эксплуатации, не требует значительных экономических затрат и может быть реализован работниками любого АБЗ. При внедрении данного способа не требуется изменения установленных циклограмм и рецептов.
Реализация любого из предложенных способов позволит замедлить процессы необратимого изменения структуры вяжущего на этапе подготовки его в рабочем котле АБЗ, и продлить тем самым срок службы асфальтобетонного покрытия.
Литература
1. Никулин Ю.Я., Илиополов С.К., Саенко С.С. Способ забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе: Пат. 2278142 РФ // Б.И. 2006. № 17.
2. Саенко С.С. Способы сохранения качества битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений: Материалы I Все-рос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных. Кн. 3. Омск, 2006. С. 203 - 205.
Ростовский государственный строительный университет 13 декабря 2006 г.
