реферат по энергосбережению


Содержание

Современные технологии укладки асфальта и оборудование для создания дорожных покрытий

Современные технологии изготовления бетонных дорожных покрытии

Современное оборудование для укладки дорожных покрытий

Концепция основных технических требований для разработки асфальтовых финишеров нового поколения

Устройство асфальтобетонных дорожных покрытий по технологии«Компакт-асфальт

Tiger Stone: принтер для устройства покрытий дорог из кирпичей

Список литературы

Современные технологии укладки асфальта и оборудование для создания дорожных покрытий

Современные дорожные покрытия должны обладать такими качествами, как эксплуатационная долговечность, высокая износостойкость и хорошее сцепление покрытия с колесами транспортных средств. Основной причиной ускоренных темпов разработки новых технологий для создания дорожных покрытий, дорожной техники и материалов стала потребность людей в эффективных транспортных путях, а также проблема экологической безопасности. Эти факторы привели к изготовлению дорожных покрытий многофункционального назначения, с регулированием вымораживания влаги, обезвоженных (водопроницаемых), малошумных и т.д.

В ходе совершенствования рециркуляционных технологий в строительстве с начала 90-х гг. ХХ века идет процесс непрерывного увеличения объема дорожных смесей, создаваемых из вторичных материалов. Параллельно с этим осуществляется комплекс мер, направленных на уменьшение отходов от укладки дорожных покрытий и запыленности в местах проведения работ. Поддержание необходимого уровня экологической безопасности реализуется за счет снижения загрязнения атмосферы (в первую очередь, выбросами СО2), а также снижения уровня вибрации и шума.

В последнее время широкое распространение получают технологии создания асфальтовых дорожных покрытий, которые используют вторично перерабатываемые материалы. Это дает возможность уменьшить энерго- и ресурсозатраты за счет экономии первичных материалов, сокращения сроков выполнения работ и затрат на строительство дорог. Данная технология включает в себя предварительное измельчение старого дорожного покрытия, смешивание фрагментов снятого покрытия (крошки) с цементом и другими добавками, подогрев полученной смеси, ее укладку и последующее уплотнение.

Большую популярность имеет технология «вспененного асфальта», которая предусматривает применение вторичных материалов, которые смешиваются с другими подогреваемыми компонентами (основой является вспененный ингредиент). При высокой температуре в процессе впрыскивания воды в данной смеси образуется водяной пар, создаются мелкие пузырьки, что облегчает процесс перемешивания смеси за счет увеличения ее объема и уменьшения вязкости.

Отличительной особенностью данного вида дорожного покрытия является наличие хорошего сцепления с предварительно уложенными слоями и колесами транспортных средств. Данное обстоятельство ведет к снижению числа дорожно-транспортных происшествий за счет повышения сдвигоустойчивости слоев дорожного полотна, как при укладке, так и при эксплуатации. Еще одним достоинством «вспененного асфальта» является то, что его производство менее затратное, чем производство традиционной асфальтовой смеси, что означат снижение расходов на строительство дорог.

Создание дорожного покрытия из разных видов асфальтовых смесей с помощью наложения одного материала на другой предусматривает технология с одновременным формированием двух слоев. За счет отсутствия зазора между двумя слоями создается конструктивно неразделимая, монолитная структура, что увеличивает ее износостойкость. Благодаря одновременной укладке двух слоев покрытия существенно сокращается время проведения работ. Данная технология дает возможность укладки тонких слоев покрытий из специальных более дорогостоящих смесей повышенного качества.

Изготовление дорожного покрытия, которое имеет надежное сцепление с асфальтом снизу и пропускающую воду пористую структуру сверху, обеспечивает технология изготовления дренирующего асфальта. Основными отличиями данного вида асфальта от других дорожных покрытий является повышенная безопасность движения транспортных средств во время дождя, меньший уровень шума и пониженное образование луж, что исключает брызги воды. Благодаря данным особенностям этот вид дорожного покрытия используется на дорогах с высокой скоростью движения и в «спальных» районах городов.

Для снижения количества связанных с проведением дорожных работ аварийных ситуаций используется технология изготовления дорожных покрытий с подбором скоростных режимов их укладки. Она заключается в сокращении времени проведения работ с одновременным увеличением скорости ее выполнения в местах плотного проживания людей. Эта технология предусматривает наличие свободной дорожной площади, на которой производятся работы, а также наличие длинной и прямолинейной рабочей зоны для перемещения дорожного оборудования.

Уменьшить техногенную нагрузку на окружающую среду позволяет технология изготовления дорожных покрытий с предварительным разогревом асфальтовых смесей. Способность дорожной смеси к перемешиванию повышается в ходе ее приготовления и нагрева до требуемой температуры. Имеется возможность понизить температуру смеси до окончания укладочных работ примерно на 30 градусов, что позволит достигнуть такой температуры, при которой примерно на 15% уменьшится количество выделяемого в атмосферу газа СО2. Благодаря повышению пластичности смеси улучшаются параметры укладки и уплотнения, а также увеличивается эффективность применения дорожного оборудования.

Современные технологии изготовления бетонных дорожных покрытий

Современные технологии изготовления бетонных дорожных покрытии

Уменьшить затраты на укладку покрытий и увеличить их эксплуатационную долговечность позволяет технология укладки бетонных смесей с непрерывным стальным армированием. Такие покрытия можно не ремонтировать длительное время эксплуатации, так как они служат значительно дольше обычных покрытий. Дорожное полотно часто конструктивно исполняется в виде композиционного асфальтового покрытия и изготовленного из армированного бетона верхнего слоя. Однако в некоторых случаях при использовании в нижнем слое композитного покрытия на нем могут образовываться рефракционные трещины. Благодаря данной технологии укладки достигается соответствующая стандартам ровность и создается низкий уровень шума и вибрации.

Добавление в подготавливаемую водопроницаемую смесь цемента с частицами резины определённого размера, которые обладают высокими механическими свойствами, предусматривает технология изготовления дренирующих покрытий с использованием резиновой крошки. Такое покрытие обладает значительно большим шумопоглощением по сравнению со стандартными показателями дренирующего покрытия. Регулирование степени водопроницаемости покрытия обеспечивается за счет специальных методик механического упрочнения поверхности.

При проведении крупномасштабных дорожных работ на скоростных магистралях используется технология «скользящей опалубки». Она предусматривает применение специальных оградительных щитов при непрерывной заливке бетона и оборудования, которое обеспечивает уплотнение и выравнивание смесей. Данная технология позволяет снизить энергозатраты и повысить эффективность работ при укладке бетонных смесей. В отличие от других известных технологий, в которых используются такие щиты, здесь не требуется предварительная установка и последующий демонтаж, что дает возможность существенно сократить эксплуатационные затраты, в том числе число исполнителей, время проведения укладочных работ, объем используемых материалов.

Современное оборудование для укладки дорожных покрытий

Используемые с 1980-х гг. машины для укладки дорожных покрытий с предварительной переработкой вторично используемых материалов характеризовались позитивными результатами. В связи с ростом технических требований к качеству дорожного покрытия возникла необходимость в машинах нового поколения. В Германии и США были созданы рециклеры (регенераторы), которые выделялись высокими качеством переработки вторично используемых материалов и своей мощностью. Их использование дает возможность создавать нужное количество «вспененного асфальта» и других его видов, частично состоящих из вторично используемых материалов покрытия дороги.

Обеспечивающие производство дорожных материалов в необходимых объемах устройства для разогрева и переработки дорожных материалов соответствуют экологическим нормам и режимам рециркуляции вторично применяемых материалов.

Устройство для разогрева и переработки дорожных материалов: 1 — подогреватель; 2, 10 — горелки подогревателя; 3 и 8 — вторичные и первичные материалы; 4 и 9 зона нагревания вторичных и первичных материалов; 5- фильтрующее устройство; 6 — воздух, подаваемый в подогреватель; 7 — продуваемый воздушный поток; 11 и 12 — прогретые вторичные и первичные материалы; 13- воздушный поток, обдувающий вторичные материалы

Устройство сформировано на двух рабочих барабанах. В них осуществляется термическая обработка первичных и вторичных материалов. Системой подогрева воздушных потоков оснащен узел, который отличается незначительным расходом воздуха, высокой степенью рециркуляции материалов (до 100 %) и небольшим, по сравнению с другим подобным оборудованием, размером (соответственно 90 и 40%). Система управления и контроля снабжается необходимыми информационными средствами, что обеспечивает получение материалов высокого качества и высокоэффективную работу данного оборудования. Специально для работы в городе созданы устройства для установки в крытых помещениях. Более экологичным делает устройство использование в качестве топлива для малошумных горелок подогревателя сжиженного газа пропана (бутана).

Большую популярность в середине 1990-х имели асфальтовые финишеры, которые позволили уменьшить трудовые и энергетические затраты при укладке покрытий дорог. Данные машины оснащаются такими техническими системами, как устройства регулирования уплотнения смесей и высоты укладки, различными датчиками, устройствами регистрации и индикации рабочих параметров и т.п. Такое оснащение позволило уменьшить число занятых ручным трудом исполнителей.

Специальным оборудованием, созданным преимущественно для работы с асфальтовой смесью, оснащаются асфальтовые финишеры. Некоторые из них могут работать и с бетонной смесью. Механизмами передвижения с гидростатическим приводом оснащена несущая рама асфальтового финишера. На ней установлен приемный бункер, в который поступает асфальтовая смесь. Она подается к шнеку, который распределяет массу равномерно по ширине полосы укладки, с помощью питателей. После этого смесь частично уплотняется брусом и выравнивается выглаживающей плитой.

Разработку новых моделей асфальтовых финишеров стимулировало расширение многообразия дорожных работ. Базовые технические требования, которые определили общую концепцию развития этих устройств и разработку новых моделей, были созданы на основании опыта работы сервисных центров, отзывов пользователей, анализа причин некачественной окончательной обработки дорожных покрытий при использовании новых асфальтовых смесей и оценки примеров неудовлетворительной эксплуатации ранее выпускавшихся моделей. Самая главная причина плохого качества покрытий оказалась в том, что приготовление готовых смесей производилось из разных исходных материалов по различным технологиям. Соответственно, в ряде случаев оказывались неудовлетворительными такие параметры покрытий, как устойчивость и износостойкость к воздействию динамических нагрузок. Вместе с тем, стандарты качества дорожного покрытия для основной массы дорог не меняются. В связи с этим в некоторых случаях строители вынуждены заранее закладывать термокомпенсирующие щели в несущий слой дороги для предотвращения опасных деформаций дорожного полотна. Отсутствие достаточной жёсткости элементов разравнивания и уплотнения дорожных смесей является еще одной причиной низкого качества дорожных покрытий.

Современные финишеры оснащаются специальными системами управления с использованием информационных баз данных роботизированных устройств и навигационных станций.

Асфальтовые финишеры должны выполнять следующие технологические функции:

укладка асфальтовой смеси равномерным слоем без выпуклостей и впадин;

обеспечение требуемой плотности покрытия;

создание нужной плоскостности покрытия.

Схема изменения ширины укладки: 1 — боковые плиты рабочих органов; 2 и 3 — элемент рабочих органов, выдвигаемый в левую и правую сторону

Асфальтовые финишеры оснащаются устройствами, которые дают возможность уменьшать или увеличивать ширину полосы укладки за счет перемещения влево и вправо вдоль направляющих трубчатых стоек элементов разравнивания и уплотнения, которые находятся в верхней и нижней части финишера. Чтобы в течение длительного срока рабочие органы финишера не изнашивались и не деформировались от трения с асфальтовыми смесями, их прочность и несущая способность должна быть достаточной. Такой же запас прочности должен быть присущ сварочным швам и несущей раме, которые соединяют направляющие трубчатые стойки и раму.

Во время укладки дорожных покрытий рабочие органы несут большую нагрузку. Самые большие усилия возникают при работе с высоковязкими смесями, при перемещении и распределении смеси на максимальной ширине полосы укладки. Вероятность деформации элементов уплотняющее-выглаживащих рабочих органов при повышенных нагрузках увеличивается. При этом ухудшаются параметры асфальтовой смеси, нарушается ее распределение, что ведет к возникновению на дорожной поверхности различных дефектов.



Системы предварительной настройки взаимного расположения несущей рамы уплотняющее-выглаживащего оборудования и направляющих трубчатых стоек предназначены для устранения этих проблем. Они помогают стабилизировать работу всей системы, но при этом жесткость стоек и несущей рамы должна быть высокой. Профилактические меры помогают избежать изгиба и скручивания элементов рабочих органов. Соответственно, достигается требуемая ровность поверхности дорожного покрытия и повышается его качество.

Концепция основных технических требований для разработки асфальтовых финишеров нового поколения

Благодаря повышению мощности двигателей при одновременном совершенствовании рабочего оборудования финишера увеличивается затрачиваемая на укладку дорожных смесей мощность, что позволяет работать со смесями, которые имеют высокую вязкость и улучшенные технические характеристика. Одновременно сокращается время выполнения технологических циклов, уменьшается полная длина и колесная база асфальтовых финишеров для работы в стесненном рабочем пространстве, обеспечивается уплотнение дорожного полотна увеличенной ширины и толщины до 30 см.

Благодаря использованию клавишных и других элементов управления основными и вспомогательными процессами облегчается управление рабочими операциями. Обеспечивающие маневрирование машины устройства дают возможность регулировать режимы движения в диапазоне скоростей при выполнении рабочих операций от 1м/мин до 15 км/ч на режимах транспортировки и перемещения. В связи с этим финишеры оснащаются механизмами силовых передач с устройствами регулирования скоростных режимов. Изменение скоростных режимов осуществляется даже на режимах повышенных нагрузок с помощью манипулирования рукояткой управления передачами.

Колесный гидродвигаетль ходовой системы

Для некоторых моделей асфальтовых финишеров разработаны специальные системы с четырьмя скоростными передачами, предназначенные для регулирования скорости перемещения в широком диапазоне. Устанавливаемые на разрабатываемых моделях финишеров специальные приводные колёсные гидродвигатели широко применяются и на других видах строительного оборудования.

Обычно для изменения скорости на финишерах используются электрогидравлические приводные устройства. Изменение скорости производится путем переключения нужной клавиши, что существенно упрощает работу водителя. На оборудовании предшествующего поколения стояночная тормозная система применялась только на стоянках и приводилась в действие водителем с помощью рукоятки. На современных асфальтовых финишерах применяется комбинированная система торможения. Ее исполнительные механизмы вмонтированы в приводные силовые агрегаты на каждом колесе финишера. Соответственно, при остановке главного двигателя торможение происходит в автоматическом режиме. Поэтому даже если водитель забудет включить стояночный тормоз, не произойдет самопроизвольного перемещения оборудования.

Существенно упрощает работу водителя информационное обеспечение. Жидкокристаллический монитор установлен на главной панели управления. Водитель имеет возможность по его показаниям оценивать нештатные ситуации и работоспособность отдельных агрегатов. Комбинация систем диагностики основных исполнительных механизмов и управляемость оборудованием в этом случае соответствует современным требованиям.

Примеры информации, высвечиваемой на дисплее:

число оборотов выходного вала двигателя;

включен/выключен индикатор рулевого управления;

выбранный режим перемещения и маневрирования;

скорость перемещения и маневрирования;

индикация не соответствующих штатному расписанию команд при управлении;

индикация введённых в режимы управления ошибок.

Установка на каждом колесе индивидуального гидродвигателя обеспечивает безопасность эксплуатации оборудования и повышение его надежности. Нет необходимости в классической коробке передач, так как гидростатические трансмиссии данного типа не нуждаются в отдельном устройстве для переключения передач. Соответственно, манипулирование органами управления для регулирования скоростных режимов исключается.

С момента разработки асфальтовых финишеров существует проблема повышения их транспортабельности. Боковые плиты рабочего оборудования финишера при транспортировании приходилось демонтировать и вновь устанавливать на новом месте. Это было связано с тем, что их ширина превышала максимально допустимый транспортный габарит 250 см. В новых асфальтовых финишерах минимальная ширина рабочего оборудования не превышает 2300 мм, а прочностные характеристики не меняются.

Применение такой трансмиссии позволяет осуществить автоматическое регулирование скоростных режимов в широком диапазоне скоростей. Благодаря расположению приводных двигателей на колесах машины нет необходимости в применении цепных приводов. Также не нужно проводить регламентные регулировки данных приводов, смазки и т.п. Одновременно безопасность и надежность эксплуатации машины повышаются.

Любая дорожно-строительная машина, в том числе асфальтовый финишер, должна соответствовать экологическим стандартам, в том числе Вторичным нормам на содержание вредных составляющих в отработавших газах двигателей и не превышать нормы по создаваемой вибрации и уровню звукового давления.

Схема поперечного сечения асфальтового финишера при проведении укладочных работ: 1 — форсунка; 2 — шнековый питатель; 3- подвижный экран

Для укладки тонких слоев обезвоженных покрытий созданы финишеры с устройствами разбрызгивания асфальтовых эмульсии. Такие покрытия имеют превосходное сцепление с ранее уложенным слоем. Финишеры данного типа оснащены устройствами для разбрызгивания асфальтовых эмульсий и резервуарами для ее хранения. Укладка обезвоженной дорожной смеси ведется одновременно с разбрызгиванием эмульсии.

Такие финишеры пользуются все большей популярностью, так как имеют следующие преимущества:

повышение безопасности проведения работ;

исключение загрязнения рабочих агрегатов;

уменьшение эксплуатационных нагрузок на рабочие органы, так как асфальтовые эмульсии выполняют роль смазки;

уменьшение времени проведения работ.

Для непрерывной укладки бетонных смесей созданы бетоноукладчики со скользящей опалубкой. Они отличаются высокой эффективностью и используются при проведении крупномасштабных дорожных работ на строительстве скоростных магистралей. Бетонные смеси с добавками рециркулированных строительных материалов часто применяются при укладке дорожного покрытия. Разрабатываются и используются методы одновременного формирования двухслойных покрытий дорог.

Оборудование для укладки бетонных растворов с резиновой крошкой

Мощным питателем и двумя приемными бункерами оснащены асфальтовые финишеры для одновременной укладки двух слоев покрытий. Данный тип финишеров выделяется своими увеличенными габаритами и мощностью. Один такой финишер может выполнить работу двух подобных машин и обеспечить быстрое формирование слоев покрытий необходимой ровности.

При ремонте дорог широко используется оборудование для укладки цементных растворов с резиновой крошкой, которое заполняет трещины и поры верхнего слоя дорожного покрытия.

Во всем мире прослеживается тенденция увеличения объемов строительства, ремонта и реконструкции дорог. Это стимулирует развитие машин для дорожно-строительных работ, использование новых технологий и применение новых дорожных материалов. Принимая во внимание ужесточаемые требования техники безопасности и экологии, проекты по созданию нового оборудования призваны удовлетворить потребности непосредственных пользователей и потребности рынка.

Устройство асфальтобетонных дорожных покрытий по технологии«Компакт-асфальт

«

Повышение срока службы нежестких дорожных одежд остается одной из наиболее актуальных задач в дорожном хозяйстве нашей страны. Продолжается поиск и апробация новых материалов и технологий, которые могут повысить устойчивость покрытия и дорожной конструкции в целом к воздействию климатических факторов и транспортных нагрузок. Одной из актуальных конкретных задач в этой области является повышение качества уплотнения асфальтобетона, особенно при пониженных температурах воздуха.

Одним из путей более эффективного использования тепловой энергии горячих асфальтобетонных смесей может быть использование технологии «Компакт-асфальт», разработанной в Германии.

Укладка дорожного покрытия по технологии Компакт-асфальт — это революция в дорожном строительстве. Уникальность метода заключается в том, что нижний и верхний слои покрытия укладываются за один проход асфальтоукладчика. Технология Компакт-асфальт не только сокращает время строительства вдвое, уменьшая издержки и заторы на дороге, но также дает ощутимые технические и экономические преимущества, как подрядчику, так и заказчику работ.

В основе данного способа лежит идея использования высокой температуры нижнего более толстого слоя асфальта, который был только что уложен, для увеличения до семи раз времени, в течение которого возможно уплотнение обоих слоев. Это особенно привлекательно для строительства дорог в холодных странах, где стало возможным без нарушения технологии продлить сезон укладки. Технология позволяет достичь максимального уплотнения обоих слоев и избежать дефектов покрытия из-за недоуплотнения. Благодаря тому, что два слоя укладываются методом «горячий по горячему», стало возможным уменьшить толщину самого верхнего слоя до двух сантиметров, в отличие от четырех сантиметров при традиционном способе. Поскольку стоимость асфальтовой смеси для слоя износа особенно высока, это означает существенную экономию для подрядчика. Кроме того, по сравнению со стандартным способом технология Компакт-асфальт обеспечивает лучшее сцепление между верхними слоями, помогая предотвратить образование трещин, сдвигов и колейности дорожного покрытия. Битумная эмульсия с целью подгрунтовки между слоями вообще не используется. Из практики известно, что в среднем срок службы слоя износа, уложенного по технологии Компакт-асфальт, увеличивается вдвое.

Tiger Stone: принтер для устройства покрытий дорог из кирпичей

Голландские изобретатели придумали оригинальную машину для укладки дорожного покрытия из штучных материалов в виде кирпичей. Модель Tiger Stone способна буквально впечатывать покрытие в подготовленное грунтовое основание. Ее производительность составляет до 400 метров дорожного покрытия в день, при этом на укладке будут заняты всего трое рабочих, подающих материал в бункер машины

.

Примечательно, что одновременно с устройством покрытия дороги можно сразу сделать необходимую разметку полотна при помощи контрастных по цвету кирпичей. Машина работает удивительно тихо. Конструкторы предусмотрели съемный навес, чтобы рабочие были защищены от осадков в ненастную погоду. Принцип работы укладчика представлен на видео.

Tiger Stone оснащен специальными сенсорами, чтобы обеспечить идеально ровную линию укладки. Рабочие могут легко изменять рисунок покрытия, для этого в процессе устройства покрытий дорог достаточно изменить схему подачи брикетов в бункер. После окончания работы дорожный укладчик легко грузится в пикап и перевозится на новое место.

Солнечные дорожные панели: функциональное устройство покрытий дорог

Десятки и сотни тысяч километров дорожных покрытий – это огромная поверхность, которая могла бы служить не только основанием для передвижения автомобильной техники. Департамент Транспорта США выделил 100.000$ для компании Solar Roadways для разработки специальных дорожных панелей для загородных трасс, способных улавливать солнечную энергию и интегрировать ее в существующую электрическую сеть.

Для устройства покрытий дорог планируется создать панели размером примерно 3,5х3,5 м, каждая из которых сможет производить около 7, 6 квт/ч энергии в дневное время. Таким образом, одна миля дороги шириной в четыре таких панели могла бы обеспечить электроэнергией 500 средних американских домов. При стоимости около 7000$ за одну панель это достаточно эффективный способ получения энергии.

Если первые результаты после устройства подобных покрытий дорог окажутся настолько хорошими, как планируется, то можно будет использовать дорожные панели также на городских улицах и автостоянках. Верхний слой солнечных панелей обеспечивает достаточно надежное сцепление. Ниже расположены светодиоды для передачи сигналов на драйверы.

Панели могут также содержать нагревательные элементы для удаления снежных и ледяных покровов. Каждая панель оснащена собственным микропроцессором и действует как автономная электростанция, так что при выходе из строя одной панели, дорожное покрытие сохраняет свою функциональность.

Пока эффективные солнечные панели находятся в стадии разработки, но идея, несомненно, весьма перспективна. Учитывая высокие темпы развития современных технологий, стоит ожидать появления новых интересных машин и технологий устройства покрытий дорог уже в ближайшее время.

Список литературы

Уплотнениеи укладка дорожных материалов

теорияи Практика издание 2-еИздательство «Тест-Принт«Санкт-Петербург 1995

По материалам журнала «Строительные и дорожные машины»

Источник: http://www.fhwa.dot.gov/pavement/concrete/pubs/hif08009/s06.cfm




Предыдущий:

Следующий: