Járművek és mobil gépek II.

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék Járművek és mobil gépek II. Útburkolati anyagok és gyártási technológiájuk Előadó: Dr. Rácz Kornélia adjunktus Budapest, 0. TARTALOMJEGYZÉK BURKOLATI ANYAGOK összetétel, gyártási folyamat Adalékanyag követelményei kőzetfizikai jellemzők, szemeloszlás.... max. szemcse, szemcsealak Aszfaltburkolatok típusai, bitumen fajták Útburkolati betonok követelmények szilárdság tényezői, soványbeton útalap..... Burkolat típusok összehasonlítása KEVERŐTELEPEK betonkeverő telep szakaszos folyamatos, vezérlés aszfaltkeverő telep szakaszos (BERNARDI) folyamatos üzemű GÉPEK keverőgépek rendszerezés gravitációs, mixerkocsi kényszer függ. tengelyű ( HAARUP ) vízsz. tengelyű, összehasonlítás.... szárítódobok szakaszos üzemű keverőtelephez szárító-keverődob (folyamatos üzem) porleválasztó típusok

2 Áthulló mennyiség, tömeg% A gyártás műveletei Keverőtelep és a beépítés helyszíne Összetevők ÚTBURKOLATI ANYAGOK Kötőanyag Kötési folyamat Beton cement + víz vegyi átalakulás (hidratáció) Aszfalt Adalékanyag* (kőváz) homok + kavics ( zúzalék ) homok + zúzottkő ( kavics ) összetevők mérlegelése és adagolása keverés szállítás bedolgozás ( terítés, tömörítés ) bitumen Adalékszerek vegyszerek ( folyékony ) adalékok ( szemcsés, szálas ) Töltőanyag ( kőporok ) mészkőliszt ( filler ) Kő-, v. kavicsbánya érlelés, utókezelés termoplasztikus átalakulás adalékanyag mérlegelése adalékanyag szárítása ( adalékanyag osztályozása** ) * Mindkét burkolati anyag döntő részét (kb. 0 tömeg%) az ásványi adalékanyag teszi ki. ** Csak szakaszos üzemű keverőtelepeknél szükséges ásványi adalékanyag előkészítés (aprítás, osztályozás, tisztítás ) Adalékanyagok, és minőségi követelményeik Adalékanyag (kőváz): természetes aprózódású (folyami, vagy bánya) homok és kavics mesterségesen aprított ásványi kőzet (bazalt, andezit, dolomit) ipari melléktermék (pl.: bontott beton) A kővázzal szembeni követelmények: Kőzetfizikai jellemzők: (ütőszilárdság, fagy- és kopásállóság, stb.) alapján az építési kőanyagokat osztályokba sorolják. A forgalmi terheléstől és a pályaszerkezeti rétegtől függ, hogy az adott burkolathoz mely osztályba sorolt kőanyag használható. Halmaz és szemszerkezeti jellemzők: az anyag kitermelése és feldolgozása (törés, osztályozás, tisztítás) során alakulnak ki. Szemeloszlás (szabványos résnyílású szitasoron átrostált anyagban, az egyes szitákon áthulló anyag mennyisége, tömeg%-ban): Követelmény: a kötőanyag igény csökkentése érdekében, a nagy szemcsék közti teret kisebbek töltsék ki C 0,00, 0, 0, Szemcseméret, mm (log lépték) B A Cement adagolás, kg/m Szilárdsági jel: C0/ Kissé képlékeny C 00 Maximális szemcseméret, mm B A - -

3 Áthullott anyag, [tömeg%] kötőréteg Halmaz és szemszerkezeti jellemzők (folytatás) Maximális szemcseméret: melynél nagyobb szemcse a keverékben (ill. az adalékanyag frakcióban) csak egy előírt arányban ( - m%) fordulhat elő. Értéke függ a készítendő szerkezet vastagsági méretétől. Szemcse alak: lemezes és hosszúkás szemek a bedolgozásnál és a tömörítésnél kedvezőtlenek, ezért ezek mennyiségét előírásokban adják meg. Szemcse felület: a zúzott szemek nagyobb súrlódása javítja a beton hajlító- és nyírószilárdságát, ezért a betonburkolatot többnyire nem kavicsból, hanem zúzott adalékanyagból készítik. Tisztaság: szerves szennyeződést nem tartalmazhat; szulfát-, klorid- és az agyag-iszap tartalmát is szabvány korlátozza. alapréteg kopóréteg Zúzalék frakciók termékkategóriái: KZ (különleges zúzalék), pl: /; /;... NZ (nemes zúzalék), pl: 0/; /; Z (zúzalék): 0/; 0/; 0/; 0/; ZK (zúzott kavics), pl: 0/; /;... Jelölés: pl. NZ / NZ termékkategória alsó határméret felső határméret (maximális szemcseméret) NZ 0/ Z 0/ KZ / NZ / 0,0 0, 0, 0,,0,0,0,0,0,,0 Szemcseátmérő, (logd) [mm] Aszfaltburkolatok Burkolati réteg helye alapján: alapréteg, kötőréteg, kopó- vagy záróréteg Készítés technológiája szerint: kevert, vagy permetezett (szórt) eljárás Készítés hőmérséklete: hideg eljárás: permetezett felületi bevonatok; kötőanyag: bitumenemulzió félmeleg (0-0 o C): szórásos eljárások; kötőanyag: bitumenemulzió, higított bitumen meleg (0-0 o C): keverőtelepen előállított, hengerelt aszfaltok; kötőanyag: útépítési bitumen, modifikált bitumen forró (0-0 o C): öntött aszfalt: önterülő, növelt bitumen tartalommal készül Adalékanyag összetétele: szemeloszlás: folytonos, ill. kihagyásos (utántömörödő aszfalt) szemcse maximális mérete (burkolati réteg helyétől függ) Bitumen: termoplasztikus tulajdonságú, nagymolekulájú szénhidrogének halmaza, kőolajból, vákuumdesztillációs eljárással készül. Útépítési bitumen: Szobahőmérsékleten szilárd halmazállapotú, meleg és forró eljárással készülő kevert (hengerelt) aszfaltokhoz használják. Modifikált bitumen: Adalékokkal (polimerek, gumiadalékok) javított útépítési bitumen, lágyuláspontja magasabb, tapadása jobb. Higított bitumen: Szobahőmérsékleten folyékony halmazállapotú, csak az oldószer (gázolaj, petróleum, stb.) elpárolgása után szilárdul meg. Hideg és félmeleg eljárásoknál és javítási munkáknál használják. Tűzveszélyes anyag. Bitumenemulzió: - m méretű cseppekre oszlatott bitumenből és vízből áll. Szobahőmérsékleten folyékony, de ásványi anyaghoz keverve megtörik (a bitumen és a víz szétválik). Előkenésre, bevonatokhoz, és felújításokhoz használják. - -

4 napos kockaszilárdság [MPa] Útépítési betonok Útépítésnél használt betonok: alépítmény: soványbeton útalap felépítmény: beton útburkolat pálya tartozékok: előregyártott hídgerendák, szegélykövek Betonnal szembeni követelmények (MSZ EN 0-): Szilárdság: a betonszerkezetre ható állandó és változó terheléseket az előírt biztonsággal elviselje. A beton minőség jelölése: napos próbatestek nyomószilárdságának minősítési értéke alapján, pl. C0/0. (Lásd: gyakorlat tananyaga) Tartósság: a környezeti adottságok okozta igénybevételekkel szemben, meghatározott időtartamon keresztül (0,, 0, 00 év) őrizze meg a tartósságát. Útépítési betonoknál: a koptató- és a fagyás-olvadás okozta igénybevétellel szembeni ellenállás Kopásállóság függ: a beton összetételétől, ezen belül az adalékanyag kőzetfizikai jellemzőitől és max. szemcseméretétől, valamint a víz/cement tényezőtől; a gyártás technológiától (tömörítés, utókezelés). Fagyállóság függ: az adalékanyag fagyállóságától; a betonban lévő pórusok alakjától, méreté- víz jég től és eloszlásától (ha a kapilláris pórusokban lévő víz megfagy, a térfogat növekedés miatti feszültség a betont szétfeszíti). Fagykár csökkentése: légpórusképző adalékszerrel képzett -00 mm átmérőjű, gömb alakú légbuborékok a hajszálcsövességet meg- légbuborék szakítják, így a megfagyó víz kiterjedhet. A beton szilárdságát meghatározó tényezők: Összetétel (tervezés szempontjai): az egyes összetevők mennyisége és minősége; víz/cement tényező: adott cement-adagolásnál a víz növelésével csökken a szilárdság (lásd: diagram); az alkalmazott adalékszerek. Gyártási technológia: adagolás pontossága (adalékanyag víztartalmának korrigálása), keverés hatékonysága, tömörítés mértéke, időjárási tényezők. Soványbeton útalap: CEM, CEM, CEM, 0 0, 0, 0, 0, 0, 0,,0 Víz/cement tényező (lg lépték) A helyszínen (Ck h ) vagy keverőtelepen megkevert (Ck t ) cementtel stabilizált homokos-kavics alapréteg az alépítmény terhelhetőségének növelésére szolgál. Alacsony szilárdsága miatt csak útépítésnél alkalmazzák, ezért összetételének, készítésének és minősítésének előírásait nem a beton szabvány, hanem Útügyi Műszaki Előírás tartalmazza. Előnyei (a többi alapréteghez képest): nagyobb teherbírás, egyenletesebb terhelésátadás, nem hajlamos az utántömörödésre; készítése és beépítése jól gépesíthető, ezért egyenletesebb a minősége. Hátránya: a hőmérsékletváltozás okozta repedések a burkolati rétegen áttükröződhetnek. A reflexiós repedések korlátozása: alapréteg hézagolása: a réteg terítésekor, a repedések helyét előzetesen kijelölő hézagok készítése; mikrorepesztés: a megszilárdulás előtt, vibrációs hengerrel hálós repedések létrehozása (lásd: ábra) - -

5 Fenntartási munkák Burkolat készítés Burkolat típusok összehasonlítása Merevség Betonburkolat nagyobb Aszfaltburkolat kisebb Terheléselosztás Túlterhelés kedvezőbb nagyon érzékeny (pl: 0%-os túlterhelés -szörös igénybevételt okoz) kedvezőtlenebb Élettartam nagyobb kisebb Terítés 0-00 mm, egy menetben bedolgozva kevésbé érzékeny (pl: 0%-os túlterhelés -szoros igénybevételt okoz) 0-0 mm, több rétegben terítve és tömörítve Felszín táblás (tágulási hézagokkal) összefüggő (folytonos) Időtartam Utókezelés napos szilárdulás - nap lehűlés után terhelhető nincs Gyakoriság kisebb nagyobb Költség nagyobb kisebb Időigény nagyobb kisebb Újrahasznosítás aprítás + kötőanyag adagolás felmelegítés KEVERŐTELEPEK Teljesítőképesség Elrendezés Szállíthatóság Üzemmód kis (0-0 t/óra) közepes (0-0 t/óra) nagy ( > 0 t/óra) vízszintes függőleges vegyes mobil áttelepíthető telepített szakaszos üzemű folyamatos üzemű Vízszintes, áttelepíthető, szakaszos üzemű betonkeverő telep 0. tárolórekeszek. adagolók. mérlegelő szalag. gyűjtőtartály. felvonópálya. vontató kötél. csörlő. cementsiló. szállítócsiga 0. cementmérleg. keverőgép. kezelőfülke Beton-, és aszfalt keverőtelepek vezérlése központi számítógéppel történik: receptek (összetevők minősége és mennyisége) és technológiai idők tárolása; a keverési folyamat irányítása (mérlegelés, keverés, anyagkiadás); a megrendelt keverékhez tartozó adatok (minőség, össz- és részmennyiségek, adagszám, stb.) mentése adatbázisba, szállítólevél kiállítása. - -

6 Betongyártás irányítása (folytatás) műszer mérőszonda homok siló vezérlő egység víz mérleg A folyamatot irányító számítógép 0 Folyamatos üzemű betonkeverő telep Víz-homok korrekciós rendszer. szalagmérleges soradagoló. gyűjtőszalag. feladó szalag. cement siló. cement szállítócsiga. cementmérleg. cement adagolócsiga. víz mérő-adagoló. folyamatos üzemű keverőgép 0. beton kiszállítószalag SZAKASZOS üzemű aszfaltkeverő telepek 0 Vízszintes elrendezésű aszfaltkeverő telep Több-rekeszes készanyag tároló. előadagoló bunkerek. szalagmérleg. szállítószalag. szárítódob. melegelevátor. melegrosta. mérlegek. kőliszt tároló siló. poranyag elevátor 0. keverőgép 0. készanyag tároló. bitumen tartály. bitumen előmelegítő. porleválasztó. elszívó ventillátor. irányító fülke. felvonó puttony. sodronykötél. kiszállító kocsi - -

7 FOLYAMATOS üzemű aszfaltkeverő telep 0 0. előadagoló bunkerek. gyűjtő szállítószalag. szalagmérleg. feladó szállítószalag. szárító-keverődob. előtároló tartály. felvonó puttony. kőliszt tároló siló. szállítócsigás adagoló-mérleg 0. bitumen tároló tartály. bitumen előmelegítő. bitumen adagolószivattyú. porleválasztó. bontott aszfalt bunkerek. szalagmérleg (bontott aszfalthoz). felvonó pálya. emelőkötél (csörlőhöz). készanyag tároló. hulladék tároló 0. vezérlő fülke KEVERŐGÉPEK Gravitációs Kényszer-rendszerű Billenődobos Mixerkocsi Függőleges tengelyű Bolygólapátozású Rotoros Vízszintes tengelyű Egytengelyű Kéttengelyű Folyamatos üzemű Szakaszos üzemű Egyenáramú Ellenáramú - -

8 Gravitációs keverőgépek 0 Billenődobos keverőgép Betonszivattyús mixerkocsi Betonkeverő-szállító gépkocsi (mixerkocsi). gépjármű. keverődob. keverőlapátozás. forgatómű (hidromotor). hidraulikus tápegység. támasztó görgő. vezetőgyűrű. adagoló tölcsér. surrantó 0. víztartály Különböző méretű keverődobokhoz alkalmazható alváz típusok a. b. c. d. V h m V h m V h m V h 0 m Függőleges tengelyű keverőgépek Rotoros keverőgép Bolygólapátozású keverőgép. fogaskerék áttétel. ürítőajtó. ajtónyitó hajtómű 0. töltőnyílás. víz bevezető cső. keverőedény. keverőmű. keverőlapát. faltisztító lapát. motor. ékszíjhajtás. hajtómű. álló fogaskerék. legördülő fogaskerék. bolygómozgású lapátok. munkahenger. kopólemezek - -

9 Vízszintes tengelyű keverőgépek Egytengelyes keverő lapátozása Folyamatos üzemű keverőgép Kéttengelyes keverő lapátozása és az anyagáramlás Keverési rendszerek összehasonlítása: A gravitációs keverőgépek hajtása és szerkezete egyszerűbb, teljesítmény-igénye kisebb, de keverési hatékonyságuk rosszabb, mint a kényszerrendszerű keverőgépeké. Alkalmazási terület: gravitációs: beton szállítása (mixerkocsi); aszfalt szárító-keverődob; kényszer: nagyüzemi beton és aszfaltgyártás függ. tengelyű: csak beton vízsz. tengelyű: beton és aszfalt Szárítódobok Feladata: a kőváz felmelegítése a keveréshez szükséges hőfokra (0-0 o C), víztelenítés, porleválasztás Jellemzői: az anyagáramlást a belső lapátozás, és a dob - o -os lejtése biztosítja, hőszigetelő burkolattal van ellátva, hajtása: fogaskoszorún keresztül, súrlódó hajtással (esetleg: lánchajtással). 0 Lapát I. Lapát II. 0. dobtest. hőszigetelő burkolat. anyagfeladó garat. hajtógörgő Szárítódob, szakaszos üzemű keverőtelephez. gördülő-gyűrű. motoros hajtómű. laprugók. behordó lapátozás. lapát I. 0. lapát II.. lapát III.. égőfej. égőfej kocsi. elevátor csatlakozó toldat. vázszerkezet Lapát III. - -

10 Folyamatos üzemű szárító-keverődob Porelszívó csatlakozás Bontott aszfalt feladás Bitumen bepermetezés Poranyag, adalék beadás Zúzalék feladás Közvetlen fűtésű keverőtér Közvetett fűtésű keverőtér Aszfalt kiadás A nyitott lapátokról lehulló zúzalék szemcsék az égőfej lángterén keresztül hullanak le a dob aljára. A zárt lapátok a közvetlen hőhatástól védve a dob fala mentén szállítják a zúzalékot és az aszfalt szemcséket. Porleválasztás, porszűrők Szerepe: környezetvédelmi (a légtérbe kikerülő porszennyezés csökkentése), gazdasági (töltőanyagként hasznosítható saját filler kinyerése) A tech. folyamat minden porképződéssel járó műveletét (szárítás, keverés, adagolás, mérlegelés stb.) be kell kötni a porleválasztó rendszerbe. Zsákos porleválasztó 0,0 Porleválasztó típusok (a porszemcse méretétől függően) Papírszűrő a. porleválasztás Nedves mosó Szövetszűrő Filcszűrő Venturi mosó Elektromos porleválasztó Ciklon 0,, Porszemcse mérete, mikronban Porkamra b. zsákok tisztítása 000. szűrőzsákok. szűrőkamra. porcsiga. befúvató kocsi. sínpálya - 0 -