Машини для розігріву і терморегенерации асфальтобетонних покрить

 

При ремонті асфальтобетонних покрить для розм'якшення ушкоджених ділянок їх розігрівають до температури 100–200 °С. Машини для розігріву покрить називають асфальторазогревателями. Їх застосовують також для просушування в сиру погоду ремонтируемых ділянок.

Асфальторазогреватели класифікують по способі переміщення, типові джерела випромінювання і конструкції. По способі переміщення розрізняють самохідні разогреватели, монтируемые на базі автомобілів або колісних тракторів, причіпні і ручні, застосовувані при малих обсягах ремонтних робіт. По типі джерела випромінювання розрізняють разогреватели, що працюють на рідкому і газоподібному паливі, а також з електричними джерелами інфрачервоного випромінювання.

 

 

1 — кабіна; 2 — газові балони; 3 — кузов; 4 — гідроциліндр підйому задньої кришки; 5 — блок пальників; 6 — трансмісія

Рисунок 68 – Самохідний асфальторазогреватель

 

 

Спеціальне устаткування самохідного асфальторазогревателя з газовим випромінювачем (малюнок 68) включає комплект балонів зі зрідженим газом, газопровід, блок пальників і гідросистему керування. Балони зі зрідженим газом встановлені в кузові машини. З балонів газ по газопроводу зі сталевих безшовних труб надходить до блоку пальників, розташованому в задній частині машини. Трубчаста рама блоку пальників служить для підведення газу до закріпленого на ній пальникам інфрачервоного випромінювання. Секційний пристрій блоку пальників з незалежним підведенням газу до кожної секції забезпечує можливість відключення будь-якої секції, що дозволяє регулювати ширину смуги покриття, що розігрівається. Висоту розташування блоку пальників над поверхнею покриття регулюють спеціальним пристроєм.

Газовий пальник (рисунок 69), що входить у блок асфальторазогревателя, працює в такий спосіб. Газ, що надходить з форсунки в інжектор-змішувач, перемішується з повітрям і в складі пальної суміші надходить у розподільну коробку. У нижній частині розподільної коробки встановлений керамічний насадок, у канали якого газовоздушная суміш надходить зі швидкістю 0, 1–0, 14 м/с. Пальна суміш, згоряючи на поверхні насадка, розігріває його до температури 850–900°С. У такий спосіб насадок стає джерелом інфрачервоного (теплового) випромінювання, що впливає на поверхню покриття.

 

 

1 — форсунка; 2 — інжектор-змішувач; 3 — керамічний насадок; 4 — розподільна коробка; 5 — канали насадка

Рисунок 69 – Принципова схема пальника інфрачервоного випромінювання

 

 

Основні параметри режиму роботи асфальторазогревателя (тривалість прогріву асфальтобетону на задану глибину, потужність випромінювання, висота установки пальників над покриттям і робочою швидкістю руху машини) визначають у такій послідовності.

Тривалість прогріву асфальтобетону на глибину h до температури t:

 

, (35)

 

де F_o – критерій гомохронносги Фур'є, що визначає темп перебудови температурного поля по товщині ділянки покриття, що нагрівається, під впливом теплового випромінювання;

Q – коефіцієнт температуропроводности, що характеризує здатність матеріалу покриття реагувати на проходження теплоти зміною температури.

Критерій Фур'є при постійному тепловому потоці визначають по довідниках у залежності від безрозмірної величини:

 

b = (t — t_о) (t_п — t_о), (36)

 

де t_o – початкова температура матеріалу покриття, прийнята постійної по товщині покриття;

t_п – температура на поверхні покриття.

Значення критерію Фур'є для різних значень b приведені нижче:

 

b	0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8
Fo	0, 27	0, 47	0, 78	1, 2		3, 6	7, 0	17, 2

 

 

Коефіцієнт температуропроводности (м²/ч):

 

, (37)

 

де l – коефіцієнт теплопровідності матеріалу, Вт/м²× °С);

С – питома теплоємність, Дж/(кг× °С);

r – щільність матеріалу покриття, кг/м³.

Для асфальтобетону при температурі 38 °С а = (2, 1–2, 7) 10^–3 м²/ч.

Необхідна потужність теплового випромінювання (Ут/м²) для розігріву матеріалу покриття на визначену глибину до заданої температури:

 

(38)

 

Висоту установки пальників з керамічним насадком над покриттям визначають з емпіричної формули:

 

, (39)

 

Робоча швидкість руху машини (м/с) залежить від необхідної тривалості Т прогріву асфальтобетону в кожній крапці покриття і довжини l блоку разогревателя:

 

, (40)

 

Продуктивність асфальторазогревателей:

 

, (41)

 

де В – ширина смуги, що розігрівається, м, В = 1, 5-1, 8 м;

b – величина перекриття, м, b = 0, 1-0, 2 м;

u – робоча швидкість, км/год, u = 0, 02 км/год;

К_в – коефіцієнт використання машини за часом.

 

Продуктивність асфальторазогревателей П = 15–34 м²/ч.

Терморегенерация асфальтобетонних покрить при ремонті здійснюється за допомогою машин типу «репайвер» і «ремиксер». Існує кілька варіантів ремонту покрить методом терморегенерации: фрезерование розігрітої ділянки ушкодженого покриття з наступним укладанням нового матеріалу; розпушування розігрітого шару матеріалу з наступним перерозподілом його по ширині покриття і плануванням для усунення хвиль, напливів, зрушень і інших дефектів; те ж, з додаванням свіжої суміші.

 

1, 2, 3, 7 — нагрівальні блоки; 4 — рыхлитель; 5 – шнек, що розрівнює; 6 – відвал; 8 – розподільний шнек; 9 – брус, що трамбує; 10 – плита, що вигладжує; 11 – змішувач; 12 – силова установка; 13 – резервуари для зрідженого газу; 14 – гвинтовий (шнековий) живильник; 15 – прийомний бункер для асфальтобетонної суміші

Рисунок 70 – Машина для терморегенерации асфальтобетонних покрить

 

 

Машини для обох типів монтують на спеціальних самохідних колісних шасі. Спеціальне устаткування машин типу «репайвер» складається з трьох блоків, що нагрівають, механічного робочого органа — фрези, прийомного бункера для свіжої асфальтобетонної суміші, живильника, розподільного пристрою і робочих органів для обробки поверхні покриття, газового устаткування і гідросистеми.

Машина типу «ремиксер» (малюнок 70) додатково оснащені лопатевим змішувачем. Привод машин здійснюється від автономного дизеля. Блоки, що нагрівають, складаються з декількох десятків пальників інфрачервоного випромінювання з металевими випромінювачами і декількох пальників відкритого полум'я.

Бункер для свіжої асфальтобетонної суміші розташований у передній частині машини. З боків і позад бункера розміщені 80 пальників інфрачервоного випромінювання першого блоку, що нагріває, загальною потужністю 3494(106 Дж. Безпосередньо за переднім ведучим мостом установлений другий блок, що нагріває, до складу якого входять 112 пальників загальною потужністю 469(106 Дж. Ці блоки служать для розігріву матеріалу поверхні покриття до 150–160°С с метою його розм'якшення і підготовки до розпушення.

Ушкоджена ділянка поверхні покриття руйнують за допомогою рыхлителя грабельного типу на глибину 0, 04–0, 15 м. Рыхлитель складається з п'яти рядів сталевих зубів з наконечниками з твердого сплаву. Зуби об'єднані в кілька секцій, кожна з яких при необхідності піднімається окремо. Розпушений матеріал покриття розрівнюється шнеком і рівномірно розподіляється по ширині оброблюваної смуги, що складає 8–4, 25 м. Відвал, установлений за шнеком, що розрівнює, планує розпушений матеріал.

Між механічними робочими органами і заднім ведучим мостом машини знаходиться третій блок, що нагріває, з 36 пальників загальною потужністю 1285(106 Дж. Цей блок служить для додаткового нагрівання розпушеного і спланованого матеріалу покриття до температури, що забезпечує гарну адгезію його зі свіжою сумішшю. Свіжа суміш із прийомного бункера подається гвинтовим живильником до розподільного шнека, розташованому за заднім мостом машини. Шнековий живильник змонтований на рамі машини. При переміщенні до розподільного пристрою суміш додатково підігрівається спеціальними пальниками. Доза подаваного до розподільного шнека матеріалу регулюється заслінкою. Шар свіжої суміші, розподіленої по поверхні ремонтируемого покриття, ущільнюється брусом, що трамбує, і вирівнюється плитою, що вигладжує. Підйом у транспортне положення й опускання робочих органів виробляється за допомогою гідросистеми, привод якої здійснюється від двигуна машини.

Машини типу «ремиксер» оснащені двухвальным лопатевим змішувачем, у який направляється розігрітий і розпушений матеріал покриття. Одночасно в змішувач надходить свіжа асфальтобетонна суміш, що обертовими лопатами перемішується з розпушеним матеріалом покриття. Зі змішувача готова суміш подається на шнековий розподільник, ущільнюється вибробрусом і вирівнюється плитою, що вигладжує, як і в машинах типу «репайвер».

З машин описаних типів більше поширення одержали машини типу «ремиксер», що забезпечують більш висока якість ремонту покрить при незначній витраті свіжої суміші — до 30% витрати матеріалу при укладанні нового покриття.

Параметри режиму роботи машин для терморегенерации асфальтобетонних покрить розраховують так само, як і асфальторазогревателей.

 

 

Лекція 21