Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építıgépek, Anyagmozgatógépek és Üzemi Logisztika Tanszék
Közlekedéstudományi ismeretek Közlekedési utak építése 2. Útburkolati anyagok, és gyártási technológiái
Elıadó:
Dr. Rácz Kornélia egyetemi adjunktus
Budapest 2010..
BURKOLATI ANYAGOK
Összetevık
Beton Adalékanyag Kötıanyag Adalékszerek Töltıanyag
A gyártás technológiai mőveletei
Kötési folyamat
Újrahasznosítás
Aszfalt
homok + kavics ( zúzalék )
homok + zúzottkı ( kavics )
cement + víz
bitumen
vegyszerek ( sokféle )
adalékok ( ritkábban )
( kıporok )
mészkıliszt (filler)
hidratáció (vegyi átalakulás)
termoplasztikus átalakulás
adalékanyag elıkészítés (aprítás, osztályozás, tisztítás ) adalékanyag mérlegelése –
adalékanyag szárítása ( adalékanyag osztályozása )
összetevık mérlegelése és adagolása keverés szállítás bedolgozás ( terítés, tömörítés ) érlelés, pihentetés
–
aprítás + kötıanyag adagolás
felmelegítés
-1-
Adalékanyagokkal szembeni követelmények • kızetfizikai jellemzık (szilárdság, kopásállóság, vízfelvétel, stb.) • anyaghalmaz jellemzıi (szemcse összetétel, szemcsealak, maximális szemcseméret, szennyezettség )
A szemszerkezeti összetétel és a cement-szükséglet kapcsolata
80
3
100
Finomsági modulus m A = 7,54
Cement adagolás, kg/m
Áthulló mennyiség, tömeg %
Folytonos szemmegoszlású, beton adalékanyag határgörbéi (D max = 32 mm) C
m B = 6,25 60
m C = 5,38
B
ll.
40
l.
A
20
0
500 "C" szemeloszlás
Szilárdsági jel: C 25 Konzisztencia: KK
400
300
"B" szemeloszlás "A" szemeloszlás
200
0,063 0,125 0,25 0,5
1,0
2,0
4,0
8,0
16
32
8
63
12
16
24
32
Maximális szemcseméret, mm
A rostanyílás mérete (log lépték), mm
Szemszerkezeti összetétel (szemeloszlás):Szabványos résnyílású szitasorral vizsgálva, az egyes rostalemezeken áthulló anyag mennyisége, tömeg%-ban.
Finomsági modulus ( m A , m B , m C ):A szemeloszlási görbe feletti területtel arányos, a szemszerkezeti összetételre jellemzı mérıszám.
Adalékanyagokkal szembeni követelmények (folytatás) • maximális szemcseméret: terítési rétegvastagságtól függ, is befolyásolja
de a kötıanyag igényt
(lásd: elızı lapon lévı diagram)
• szemcsealak: megfelelı, ha a legnagyobb és a legkisebb méret aránya h / v < 3 • szemcsék felülete: a zúzott anyag érdes felülete szilárdságilag kedvezıbb, mint a kavicsé, de nagyobb a keverés és a bedolgozás energia-igénye
• tisztaság: szerves anyagokat nem tartalmazhat, agyag-iszap tartalom is korlátozott 100
A beton jelölése: pl. C 40/50 Minısítés: 28 napos nyomószilárdság 5 %-os alulmaradási valószínőségéhez tartozó érték.
Szilárdságot befolyásoló tényezık: – összetétel: – alapanyagok minısége és mennyisége – víz/cement tényezı (lásd: ábra) – konzisztencia – gyártási technológia: – adagolás pontossága – keverés minısége – szállítási körülmények – tömörítés, utókezelés – idıjárási körülmények
-2-
28 napos kockaszilárdság, MPa
Betonok jellemzıi
90 80
CEM 52,5
70 60
CEM 42,5
50 40 30 20
CEM 32,5
10 0 0,3
0,4
0,5
0,6
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
Víz/cement tényezı (lg lépték)
A szilárdság, és a víz/cement tényezı kapcsolata
alapréteg, kötıréteg vagy záróréteg kevert, és permetezett (szórt) eljárások
– hideg eljárás: permetezett felületi bevonat; kötıanyag: bitumenemulzió – félmeleg (80 - 120 oC): szórásos eljárások; kötıanyag: bitumenemulzió, higított bitumen
– meleg (160 - 210 oC): keverıtelepen elıállított, hengerelt aszfaltok; kö-
kötıréteg kopóréteg
• Burkolati réteg helye alapján: • Készítés technológiája szerint: • Készítés hımérséklete:
alapréteg
Aszfalt típusok
tıanyag: útépítési bitumen, modifikált bitumen
– forró (180 - 240 oC): öntött aszfalt: önterülı burkolat, növelt bitumen tartalommal készül • Adalékanyag összetétele: – szemeloszlás: folytonos, ill. kihagyásos (utántömörödı aszfalt) – szemcse maximális mérete (burkolati réteg helyétıl függ) Bitumen fajták Útépítési bitumen: (vagy útibitumen) Szobahımérsékleten szilárd halmazállapotú anyag. Meleg és forró eljárással készülı aszfaltokhoz használják.
Modifikált bitumen: Adalékokkal javított bitumen (töréspontja alacsonyabb, tapadása jobb). Higított bitumen: Magas hımérsékleten oldószerrel (gázolaj, petróleum, stb.) kevert bitumen. Csak a higítóanyag elpárolgása után szilárdul meg. Hideg, vagy félmeleg technológiáknál (pl. aszfaltmakadám, felületi bevonatok, stb.) alkalmazzák.
Bitumenemulzió: Szobahımérsékleten folyékony, 1- 5 µ nagyságú
cseppekre oszlatott bitumenbıl és vízbıl áll. Kolloidmalmokban emulgeálószer jelenlétében állítják elı. Az emulzió “megtörik” (bitumen és a víz szétválik, ha ásványi anyaggal érintkezik. A bitumenemulzió kationaktív, ezért a jó tapadást az elektrokémiai kötés is segíti.
KEVERİGÉPEK Gravitációs Billenıdobos
Kényszer-rendszerő Mixerkocsi
Függıleges tengelyő Bolygólapátozású
Vízszintes tengelyő Egytengelyő
Kéttengelyő Folyamatos üzemő
Szakaszos üzemő
Egyenáramú
-3-
Ellenáramú
Rotoros
Gravitációs keverıgépek 1
4
10
2
3
7 8 9
Billenıdobos keverıgép
6 5
Betonkeverı-szállító gépkocsi (mixerkocsi) 6. támasztó görgı 7. vezetıgyőrő 8. adagoló tölcsér 9. surrantó 10. víztartály
1. gépjármő 2. keverıdob 3. keverılapátozás 4. forgatómő (hidromotor) 5. hidraulikus tápegység
Betonszivattyús mixerkocsi
Különbözı mérető keverıdobokhoz alkalmazható alváz típusok a.
c.
b.
Vh = 4L6 m 3
Vh = 2L4 m 3
d.
Vh = 6L8 m 3
Függıleges tengelyő keverıgépek 10
2
Bolygólapátozású keverıgép
5
Rotoros keverıgép 9
V h = 8 L 10 m 3
12
10
2
10
11
13
14 11
4
1
6
5
8
3
7
17
15
6
4
12
3
1. keverıedény 2. keverımő 3. keverılapát
4. faltisztító lapát 5. motor 6. ékszíjhajtás
7. fogaskerék áttétel 8. ürítıajtó 9. ajtónyitó hajtómő 10. töltınyílás 11. víz bevezetı csı 12. hajtómő 13. álló fogaskerék 14. legördülı fogaskerék 15. bolygómozgású lapátok 16. munkahenger 17. kopólemezek
-4-
16
8 2 1 4
Vízszintes tengelyő keverıgépek
Egytengelyes keverı lapátozása
Kéttengelyes keverı lapátozása és az anyagáramlás
Folyamatos üzemő mobil betonkeverı telep
Folyamatos üzemő keverıgép
BETONGYÁRAK
Vízszintes elrendezéső keverıtelep 7 6
2
8
5 9
1
4 3
soradagoló 6. cement szállítóA 1. keverési folyamatot irányító számítógép 2. mérlegelı-szállítócsiga szalag 3. feladó puttony 4. felvonó pálya 5. cement siló
11
Toronyrendszerő betongyár
7. cementmérleg 8. vízszintes tengelyő keverıgép 9. irányító fülke
10. szalagalagút 11. szállítószalag 12. forgó surrantó 13. rekeszes adalékanyag siló 14. adalékmérleg 15. cement siló 16. cement szállítócsiga 17. cementmérleg 18. függ. tengelyő keverıgép 18. vezérlıpult 19. keverıgép
12
13
16 14 18
17 19
10 11
-5-
15
Közvetett eljárás
Vízadagolás ellenırzése
• a víztartalomtól függı keverék-jellemzı mérése, • a mért értéktıl függı vízkorrekció
Közvetlen eljárás
P kW
• a homok-frakció víztartalmának mérése, • a mért értéktıl függı víz- (homok-) korrekció homok siló
mérıszonda mőszer
A
B
D
C
E
F G
Pü
vezérlı egység
keverési idı
mérleg
víz
Teljesítmény-felvételen alapuló ellenırzés A. etalon görbe; B. az elıírtnál nagyobb víztartalom; C. az elıírtnál kisebb víztartalom; D. rövid keverési idı; E. az elıírtnál kisebb anyagmennyiség; F. megfelelı keverék; G. a keverıgép nem ürült ki teljesen.
Mérıszondás víz-homok korrekció
Vízkorrekció a keverıedénybe beépített érzékelı segítségével
Elektródás víztartalom mérés
SZAKASZOS üzemő aszfaltkeverı telepek 16
14
8
12
13
9 5
6
11 18
15
1
4 2
3 10 17
Vízszintes elrendezéső aszfaltkeverı telep
7 10 19
11
Több-rekeszes készanyag tároló
1. elıadagoló bunkerek 2. szalagmérleg 3. szállítószalag 4. szárítódob 5. melegelevátor 6. osztályozógép 7. mérlegek 8. kıliszt tároló siló 9. poranyag elevátor 10. keverıgép
-6-
11. készanyag tároló 12. bitumen tartály 13. bitumen elımelegítı 14. porleválasztó 15. elszívó ventillátor 16. irányító fülke 17. felvonó puttony 18. sodronykötél 19. kiszállító kocsi
FOLYAMATOS üzemő aszfaltkeverı telep
8 11
9
10
13
20
14 15 12
4
17 16 5
1 2
3 19
7
4
1. elıadagoló bunkerek 2. győjtı szállítószalag 3. szalagmérleg 4. feladó szállítószalag 5. szárító-keverıdob 6. elıtároló tartály 7. felvonó puttony
6
8. kıliszt tároló siló 9. szállítócsigás adagoló-mérleg 10. bitumen tároló tartály 11. bitumen elımelegítı 12. bitumen adagolószivattyú 13. porleválasztó 14. bontott aszfalt bunkerek
18
15. szalagmérleg (bontott aszfalthoz) 16. felvonó pálya 17. emelıkötél (csörlıhöz) 18. készanyag tároló 19. hulladék tároló 20. vezérlı fülke
Aszfaltkeverı telepek vezérlése Kezelıpult ( BERNARDI )
Keverıtelepi részfolyamatok irányítása és ellenırzése (BENNINGHOVEN) A. Elıadagoló
B. Bitumen tartályok
C. Szárítódob, olajégı
-7-
D. Teljes folyamat
Szárítódob,szakaszos üzemő telephez ( 2T KFt ) 3
8
9
7
2 10
11
2
5
12
13
1
4
6 15
Lapát I.
14
6
Lapát II.
Lapát III. 11
10 9
1. dobtest 2. hıszigetelı burkolat 3. anyagfeladó garat 4. hajtógörgı
5. gördülı-győrő 6. motoros hajtómő 7. laprugók 8. behordó lapátozás
9. lapát I. 10. lapát II. 11. lapát III. 12. égıfej
13. égıfej kocsi 14. melegelevátor csatlakozó toldat 15. vázszerkezet
Porleválasztó típusok (a porszemcse méretétıl függıen)
Porleválasztás, porszőrık Az aszfaltkeverı telepek porelszívó és porleválasztó rendszerbe bekötött gépegységek: – szárítódob – melegrosta és a tárolórekeszek – adalékanyag mérlegtartály – keverıgép
Porkamra Ciklon Nedves mosó Szövetszőrı Filcszőrı Venturi mosó Papírszőrı Elektromos porleválasztó
Párhuzamos elrendezéső zsákos porleválasztó (AMMANN)
0,01
0,1
1,0
10
100
1000
Porszemcse mérete, mikronban
a. porleválasztás
b. zsákok tisztítása
1
3
1. szőrızsákok 2. szőrıkamra
-8-
5
2
6 3. porcsiga 5. befúvató kocsi
6. sínpálya
Anyagmennyiség ( Q ), %
Mechanikus osztályozás, melegrosták Mechanikus osztályozás alapelve Q = Q r + Q sz
Q sz
Qr
– anyag : acél (a.), gumi (b.), mőanyag (c.) – résnyílás alakja: négyzet, kör, hosszúkás
b.
80
Q sz
60 40
Qr
20 0
d
d max
Résnyílás ( log d ), mm
Mikrodobásos szállítás elve
Rostalemezek típusai:
a.
100
y
Fg sin ( α + β )
v0 Fg
c. α β
β
x
m g cos β
Szállítás módja: – mikrodobás – súrlódás
mg
Aszfaltkeverı-telepi „meleg” rosták jellegzetességei • A hagyományos rostákhoz képest nagyobb a szétválasztott frakciók száma (általában: 5 - 7). • A technológiai folyamathoz való illesztése érdekében kiegészítı szerkezeti egységek („rosta-, kerülı”; a tárolórekeszek közti „túlfolyók”) szükségesek.
•
A magas hımérséklet miatt csak acél rostalemez és acél rugós megtámasztás alkalmazható.
• A nagy porképzıdés miatt: zárt burkolat, a légtér becsatlakoztatása a porelszívó rendszerbe. 8
9
Körgerjesztéső „meleg” rosta 7
10 4
7
6. burkolat 1. rostaszekrény 7. kémlelı nyílás 2. rostalemezek 8. rostakerülı 3. surrantó 4. gerjesztı tengely 9. munkahenger 10. porelszívó toldat 5. támasztó rugó 11. alapkeret 2
6 3 1 11
-9-
Vibromotoros gerjesztéső vibrációs rosta Vibromotor szerkezeti kialakítása 2
4
3
95 90 85
1
Két azonos mérető kiegyensúlyozatlan tömeg ellentétes irányú forgatásával F g1
Egy excenter gerjesztıereje:
80 75 70 65 60
6
Irányított gerjesztés létrehozása:
Fg 1 = m 0 ⋅ r0 ⋅ ω 2
7
Eredı gerjesztıerı:
5
1. tengely 2. motor forgórész 3. motor állórész 4. állórész tekercsfej
F g = 2 ⋅ F g 1 ⋅ cos ( ω t )
5. rögzített excenter 6. állítható excenter 7. védıburkolat
Vibromotoros gerjesztéső rosta
Gerjesztıerı változtatása 6
2 5
ro
Fg2
mo Fg2
Fmax
Fg1
δ
1
3
ω
Fg α
Fg1 1. rostaszekrény 2. rostalemezek 3. vibromotorok 4. rugó 5. támasz 4
δ
Fg1
4
Fe
5
Fg2
-10-
ω
