6. Melyek a legfontosabb azonosságok és eltérések az aszfalt- és betonkeverék alapanyagai és gyártási folyamata között?
A beton és az aszfalt alapanyagai között a legfontosabb eltérés a kötőanyagukban (cement ill. bitumen), és annak hatás-mechanizmusában van. A beton megszilárdulása ugyanis a cement vegyi folyamata révén megy végbe, a bitumen viszont egy olyan szerves „ragasztóanyag", amely az aszfaltkeverék beépítése után vegyileg – a hosszabb élettartam során bekövetkező öregedési folyamatoktól eltekintve – nem változik meg. − A betonburkolatok merevsége nagyobb, terheléselosztása egyenletesebb, mint az aszfaltburkolatoké. − Az aszfaltburkolatokhoz képest, a betonpályák kifáradási görbéjének jellege kedvezőbb, ezért nagyobb a várható élettartamuk. − A betonburkolatok a dinamikus igénybevételekre és a túlterhelésre érzékenyebbek. − A betonpályák fenntartási költsége rendszerint kisebb, mint az aszfaltburkolatoké, ugyanakkor felújításuk lényegesen költségesebb. − Az aszfaltból készült burkolati réteg folytonos, míg a betonburkolatok – az évszakok közti hőmérsékletváltozás okozta termikus feszültségek miatt – többnyire tágulási hézagokkal készülnek. − Az elkészült aszfaltburkolatra a forgalom ráengedhető, ha a lefektetett aszfaltréteg legalább +40 oC-ra lehűlt, ezzel szemben a beton kötési folyamata lényegesen hosszabb (28 nap), és a burkolatfektetést követően 7 - 14 napig utókezelést is igényel. − A beton kötése vissza nem fordítható vegyi folyamat, ezért a bontott betonburkolat újrahasznosítása csak aprítás, osztályozás, majd új kötőanyag hozzáadással lehetséges. Ezzel szemben az aszfalt megszilárdulásának termoplasztikus folyamata a bontott aszfalt felmelegítését követően ismételten létrejön. A beton és az aszfaltgyártás folyamatának a technológiai műveletei (lásd: 1. táblázat) nagy részben azonosak, de lényeges eltérés a kétféle folyamat között, hogy az aszfaltgyártásnál az alkotók összekeverése előtt az adalékanyagot ki kell szárítani, ill. az alapanyagokat az előírt hőfokra fel kell melegíteni.
7. Melyek az aszfalt és a beton adalékanyagaival (kővázával) szemben támasztott legfontosabb követelmények? (A felsorolás mellett adjon rövid magyarázatot is!) Kőzetfizikai tulajdonságok közé tartoznak azok a jellemzők, amelyek elsősorban a felhasznált kőzet minőségével függenek össze. A halmaz és szemszerkezeti jellemzők közé azon tulajdonságok tartoznak, amelyek az alapanyag kitermelése és feldolgozása (törés, osztályozás, és tisztítás) során alakulnak ki, ilyenek pl. szemeloszlás, szemcseméret, tisztaság, stb. Az ásványi adalékanyagok építési célra való alkalmazhatóságát elsősorban a kőzetfizikai tulajdonságaik (ütő-, és kopószilárdság, só-, és fagyállóság, polírozódási hajlam, stb.) határozzák meg. Ezek egységes jellemzése érdekében a különböző kőzeteket 4 féle minőségi csoportba (AA…DD) sorolják. A készítendő útpálya forgalmi terhelésének mértéke, a burkolat típus, ill. a pályaszerkezeti réteg helye (alap-, kötő-, vagy kopóréteg) szabja meg, hogy az adott burkolati réteghez – a kőzetfizikai tulajdonságok alapján – milyen minőségi csoportba sorolt zúzottkő termékek alkalmazhatók. Az útépítéssel foglalkozó előírások erre vonatkozóan részletes tájékoztatást adnak, de általában: − az AA vagy BB osztályú zúzott termékek: autópályákhoz, és főutakhoz, − a CC osztályú anyagok: alsóbbrendű utakhoz, és alaprétegekhez, − a DD minőségű: csak az alsó alapréteghez használható. A legfontosabb halmaz és szemszerkezeti jellemzők és meghatározásukra alkalmazott vizsgálati módszerek a következők: -Az adalékanyag szemeloszlásával (vagy szemszerkezeti öszszetételével) kapcsolatos követelményeket az indokolja, hogy a minél tömörebb burkolat készítése érdekében a nagyobb méretű szemcsék közti teret kisebbekkel kell kitölteni. Ezáltal egyrészt csökken a keverék levegő- és légpórus-tartalma, másrészt kisebb lesz a kötőanyag igénye (aszfaltnál: bitumen; betonnál: cementpép). A kötőanyag igény alapvetően a készítéséhez felhasznált szemcsék összfelületétől függ. Ugyanis minél kisebb a szemek mérete, az egységnyi tömegre vonatkoztatott fajlagos felülete annál nagyobb, ezért az összes szemcse bevonásához szükséges kötőanyag igény függ az anyaghalmaz szemcséinek méret szerinti megoszlásától. -A homokos kavics maximális szemcsemérete azt a szemnagyságot jelenti, amelynél nagyobb méretű szemcse: − kavics esetén ( D > 4 mm) csak a halmaz legfeljebb 5 tömeg% -át, − homok esetén ( D ≤ 4 mm) csak a halmaz legfeljebb 10 tömeg% -át kitevő mennyiségben fordul elő. Az adalékanyag maximális szemcsemérete elsősorban a keverék felhasználási területétől függ, de pl. a beton szivattyús szállításnál a csővezeték mérete is korlátozhatja azt. A maximális szemcseméretet úgy kell megválasztani, hogy az ne haladja meg a szerkezet legkisebb méretének 1/3-át, de pl. vasalattal ellátott betonszerkezeteknél az előírt betontakarás is korlátozhatja az alkalmazott adalékanyag maximális méretét. -A zúzott kőanyagoknál a szemalak vizsgálat az 5 mm-es, vagy annál nagyobb zúzalékszemekre vonatkozik. Ellenőrzéskor egy speciális „tolómérővel” megmérik a szemcsék három, egymásra merőleges irányú méretét (ill. azok arányát), és amennyiben a legnagyobb és a legkisebb méret aránya h / v < 3, akkor megfelelő a szemalak, míg ha az előző feltétel nem teljesül a szemcse „lemezesnek” minősül. A zúzott kőanyagokra vonatkozó előírás a lemezes szemek megengedett mennyiségére vonatkozó határértéket a termékkategóriától függően adják meg.
A szemcsék alakja és felülete mind a friss, mind a megszilárdult beton tulajdonságait befolyásolja azáltal, hogy egyrészt a zúzott, érdes felületű szemcsék között nagyobb a súrlódási tényező, ezért azok nehezebben dolgozhatók be, másrészt a szemcsék és a cementpép közti tapadás is nagyobb, ami előnyösen befolyásolja a beton – viszonylag alacsony – hajlító-, és nyírószilárdságát. A lemezes, hosszúkás szemek mind a bedolgozás, mind a nyomószilárdság szempontjából kedvezőtlenek, ezért csak olyan szemcsés anyag használható betonadalékként, melynél a szemcsealak az erre vonatkozó előírásoknak megfelel. -Az adalékanyag tisztasági követelményei között szerepel, hogy az szerves szennyezőanyagokat nem tartalmazhat, valamint a szabványok megadják a megengedhető klorid-, és szulfáttartalmat is. Emellett külön előírások vonatkoznak a természetes aprózódású homok megengedhető agyag-iszap tartalmára is. Ezeket a tisztasági előírásokat többnyire csak az anyag mosásával és vizes osztályozásával lehet biztosítani. 8. Melyek az aszfalt és a beton adalékanyagainak (kővázának) előkészítő műveletei? − Az anyaggal kapcsolatos követelmények alapján, indokolja azok szükségességét! − Rajzolja le az egyik (tetszőleges) géptípus vonalas vázlatát. és írja le a működését! aprítás, osztályozás, tisztítás A beton és az aszfalt előállítása – az egyes munkaműveletek szempontjából nagyon sok hasonlóságot mutat, ezért a kétféle gyártási folyamatban felhasznált berendezések jelentős része (keverőgép, mérlegek, adagolók, valamint az egyes technológiai műveleteket kiszolgáló szállítógépek) mindkét burkolati anyag előállításában egyaránt megtalálhatók. Ugyanakkor az eltérő alapanyagok és a meleg eljárás miatt az aszfaltkeverő telepek néhány sajátos technológiai berendezéssel is rendelkeznek. A zúzott kőanyagok, a homok és a kavics különböző szemcsehatárú frakcióit mindig az adott adalékanyag kitermelésének helyén, a kő- ill. kavicsbányákban állítják elő, ezért a burkolati anyag készítésére szolgáló keverőtelepek többnyire* nem rendelkeznek az adalékanyag előkészítéshez (aprítás, osztályozás, tisztítás) szükséges berendezésekkel.
A gravitációs keverőgépek jellegzetes típusa a mixerkocsi (betonkeverő-szállító gépkocsi), melyet rendszerint betongyárban előre megkevert (transzportbeton) szállítására alkalmaznak (22. ábra). Az ilyen feladatnál a keverődob forgatásának célja nem a keverés, hanem a keverék szétosztályozódásának elkerülése. A gépjármű (1) alvázra szerelt keverődobot (2) hidromotor forgatja, vagy közvetlenül, vagy fogaskerék áttételen (3) keresztül. A keverést a dob belsejében elhelyezett kétbekezdésű csavarvonal alakú lapátozás (9) – a forgásiránynak megfelelően – vagy a dob belsejébe, vagy ellentétes forgásirány esetén az ürítőnyílás felé tereli az anyagot. A keverődobok fordulatszáma rendszerint folyamatosan változtatható a keverési, ill. szállítási igényeknek megfelelően. A mixerkocsikkal szemben alapvető
követelmény, hogy azok a normál közúti forgalomban közlekedhessenek, ezért a dobok geometriai méreteit, valamint a gépkocsi alváz típusát a közúti közlekedés előírásainak figyelembe vételével (megengedett űrszelvény méret, tengelyterhelés) határozzák meg. Ebből következik, hogy az űrtartalom növelésével nem a dob átmérője, hanem annak hossza, valamint a gépjármű alváz tengelyeinek száma növekszik. 9. Hogyan rendszerezhetők a keverőgépek? − Ismertesse a legfontosabb típusok alkalmazási területeit! − Rajzolja le az egyik (tetszőleges) géptípus vonalas vázlatát. és írja le a működését! − Rajzoljon le egy kényszerrendszerű keverőgépet! Az ábrába jelölje be, és nevezze meg a gép legfontosabb szerkezeti részeit! A beton és az aszfalt összetevőinek homogenizálására használatos keverőgépek működési elvük alapján lehetnek: • Gravitációs keverőgépek (más néven ejtődobos keverők), melyekben a keveredés azáltal jön létre, hogy a dob forgása közben a belső palástjára erősített lapátok az anyag egy részét felemelik, majd visszaejtik a dob alján elhelyezkedő keverékbe. • Kényszerrendszerű keverőgépekben forgó lapátok – a térfogat-kiszorítás elvén – kényszerítik keveredésre a keverőedénybe adagolt összetevőket. -A gravitációs keverőgépek jellegzetes típusa a mixerkocsi (betonkeverő-szállító gépkocsi), melyet rendszerint betongyárban előre megkevert (transzportbeton) szállítására alkalmaznak -A kényszerrendszerű keverőgépek a tengely elrendezésük alapján függőleges vagy vízszintes tengelyűek lehetnek. A függőleges keverőtengelyű gépeket elsősorban beton előállítására használják, míg a vízszintes keverőtengelyű berendezések mind a beton, mind az aszfalt keverésére egyaránt alkalmasak.
10. Hogyan rendszerezhetők a beton- és aszfaltkeverő telepek? − A technológiai sorrendnek megfelelően nevezze meg a legfontosabb gépeket! − Miért szükségesek, és melyek azok a berendezések melyek csak az aszfaltkeverő telepeken találhatók? A beton- és aszfaltkeverő üzemeket többféle szempont szerint szokás csoportosítani, így megkülönböztetünk: • a teljesítőképességük alapján: kis (25 - 40 m3/óra), közepes (40 - 80 m3/óra) és nagy teljesítőképességű (> 80 m3/óra) keverőtelepeket; • az üzemmód szerint: szakaszos és folyamatos üzemű telepeket; • a szállíthatóság szerint: mobil, áttelepíthető és helyhezkötött (telepített) üzemeket; • a keverőtelep felépítése alapján: vízszintes, függőleges, vagy vegyes elrendezésűeket.
A keverő üzemek felépítése, a gyártási folyamat berendezéseinek elrendezése elsősorban a telep teljesítőképességéhez igazodik. Ennek megfelelően a kis- és közepes keverőtelepek gyakran mobil, vagy áttelepíthető kivitelben készülnek, míg a nagy teljesítőképességű gyárak többnyire stabil telepítésű üzemek. A burkolati anyag gyártó üzemek telepítésekor a mennyiségi igények mellett a szállítási távolságot is figyelembe kell venni, mivel mind a betont, mind az aszfaltot a keverést követően a lehető legrövidebb időn belül be kell dolgozni. A szárítódob feladata, hogy az adalékanyag változó por- és nedvességtartalmát a lehető legkisebb értékre csökkentse le, ill. hőmérsékletét a gyártandó aszfalt minőségétől és beépítési körülményeitől függően 170 - 220 oC-ra melegítse fel. Ezek a funkciók a folyamatos üzemű keverőtelepeknél az aszfalt összetevők keverési műveletével is kiegészülnek. A szakaszos üzemű aszfaltkeverő telepek jellegzetes berendezése a melegrosta, ami a felmelegített kőanyag újraosztályozását végzi. Erre a gépegységre, és az alatta elhelyezett tároló rekeszekre azért van szükség, hogy a berendezés akár keverésenként eltérő szemcseméretű és szemszerkezeti összetételű aszfaltkeveréket tudjon előállítani. Ez azonban – az anyag felmelegítésének időigénye és a szárítódob keverő hatása miatt – csak úgy teljesíthető, ha a szárítódobban felmelegített anyagot újraosztályozzák, és az egyes rekeszekből mérlegelik ki az aktuális összetételnek megfelelő pontos rész-mennyiségeket. Az aszfaltkeverő telepek szerves részét képezik a porleválasztó rendszerek, melyekbe minden olyan gépegység (szárítódob, melegelevátor, osztályozógép, stb.) légtere be van kötve, ahonnan ásványi por kerülhet a levegőbe. A porkamra gravitációs erőhatáson alapuló, elsősorban a durva porok leválasztására alkalmas áramkészülék. Működésének alapelve, hogy az elszívó vezetékben szállított poros áramlási sebessége – a nagy keresztmetszetű kamrába bevezetve – lecsökken, és emiatt a nagyobb méretű porszemcsék a kamra alján leülepednek, ahonnan a leválasztott ásványi porszemcséket szállítócsiga hordja ki. A zsákos porleválasztókban a tisztítandó levegő zsák formájú, különleges textilanyagból készült szűrőkön keresztül áramlik, miközben a porszemcsék a zsákok falán lerakódnak. A zsákok elrendezése párhuzamos, vagy sugaras kivitelű lehet. A szövet felületére lerakódott por rendszeres eltávolítására különböző módszereket fejlesztettek ki, melyek közül a leggyakrabban alkalmazott megoldás az ellenáramú, sűrített levegős befúvatás.
