Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обеспыливание автомобильных дорог

Опыт применения органических вяжущих


Опыт применения органических вяжущих

Одним из путей борьбы с пылимостью на автомобильных дорогах является пропитка, поверхностная обработка или смешение материалы покрытия с различными веществами.

На Карельском перешейке обработке подвергались гравийные дороги общей протяженностью 1,8 км. Из них 1,05 км было обеспылено сланцевой эмульсией и 0,57 км – битумной эмульсией. Сланцевая эмульсия была изготовлена из тяжелого сланцевого масла тоннельных печей.

Состав компонентов для изготовления эмульсии (по объему): тяжелое масло тоннельных печей с плотностью 1,02-1,03 г/см3 при температуре 20 “С – 93,3%, эмульгатор – 4%, 40%-ный водный раствор – 2,7%.

Содержание свободной воды в готовой эмульсии составляло 3,2%. Эмульсия прямая быстрораспадающаяся. Она отличалась высокой дисперсностью и однородностью. Вязкость по вискозиметру ВЗ-1 при 20 °С составляла 46 с. Содержание свободной щелочи достигало 0,82 г на 100 мл концентрата.

Битумная эмульсия (битум БНД-90/130, эмульгатор ссб) была изготовлена эмульсионной базой СУ-878 (г. Белоостров Ленинградской обл.). Это была прямая медленнораспадающаяся эмульсия с содержанием воды до 50%.

В период, предшествующий испытаниям, и во время производства работ стояла теплая сухая погода. Температура воздуха достигала днем 18-30 “С. Относительная влажность воздуха колебалась от 50 до 70%. В последующем погода была неустойчивая, непродолжительные периоды сухой погоды сменялись затяжными дождями и резким похолоданием. При производстве работ слой пыли на покрытии достигал 0,5-1,5 см. Движение автомобилей с интенсивностью 100-200 авт./сут во время опытных работ не прекращалось.

К месту производства опытных работ на расстояние свыше 300 км эмульсия была доставлена автогудронатором в концентрированном виде. Затем насосом гудронатора концентрированная эмульсия была слита в специально подготовленную емкость.

Для того чтобы не мешать сквозному движению автомобилей, покрытие обработали в два приема при ширине полосы 3 м. Норма розлива эмульсии на 1 м покрытия регулировалась скоростью движения автогудронатора и интенсивностью работы шестеренного насоса. Средняя рабочая скорость при розливе эмульсии была 12,5 км/ч. Было замечено, что при поперечных уклонах покрытия, превышающих 40%, за 1 раз нельзя разливать более 1,3-1,4 л эмульсии на 1 м2 покрытия, в противном случае значительное количество ее стекает на обочины.

Впитывание эмульсии в гравийное покрытие происходит быстро и активно. Сразу же после розлива эмульсии вся политая поверхность покрылась пузырьками воздуха, вытесняемого эмульсией. Примерно через 10 мин на покрытии начинали проявляться темные пленки и пятна сланцевого масла. На всех секциях, где расход вяжущего составлял более 0,25 л/м , под воздействием движения образовался асфальтоподобный коврик толщиной от 0,5 до 1,5 см.

На всех секциях, кроме секций № 6 и 7, в течение одной недели после розлива эмульсии до начала дождливого периода наблюдалось полное отсутствие пыли. На секциях № 6 и 7 пыль появилась через 3 сут.

Обследование дороги, проведенное через 1,5 мес после опытных работ, показало, что на секциях № 1, 2, 3, 5, 8 и 9 под слоем песка и агрегатированной пыли сохранился асфальтоподобный коврик толщиной до 0,8-1,0 см. На остальных секциях он полностью разрушился.

Опытные работы показали, что обеспыливание дорог сланцевой эмульсией отличается простотой выполнения и возможностью механизации всех основных технологических процессов. Хороший эффект достигается в тех случаях, когда покрытие предварительно очищается от пыли и смачивается водой. Расход вяжущего должен составлять не менее 0,25-0,3 л/м2.

При обеспыливании опытных участков битумной эмульсией технология и организация работ были такие же, как и при сланцевой эмульсии. Оказалось, однако, что битумная эмульсия даже при весьма малых концентрациях (1:5 – 1:8) плохо проникает в гравийное покрытие. Битум оставался в основном на поверхности покрытия, образуя тонкую губчатую пленку, которая при движении автомобилей легко срывалась и прилипала к шинам.

Были выявлены затруднения и при разведении эмульсии водой до заданной концентрации механизмом принудительной циркуляции автогудронатора. Кроме того, наблюдалась коалесценция эмульгированного вяжущего и образование пленок битума на стенках емкости, насоса и трубопроводов. Это приводило к загрязнению распределительной системы гудронатора и необходимости частой ее прочистки.

Более широкие испытания сланцевой эмульсии были проведены в Беларуси. В период опытных работ было обработано 15,3 км грунтовых дорог, проходящих по мелкозернистым пескам.

Из-за большого содержания в материале покрытия мелких песчаных и пылеватых частиц при проходе автомобиля образовывались облака пыли длиной до 200-300 м. До обработки состояние участков дорог было различным.

На участках, проходящих по грунтам с небольшим содержанием глинистых частиц, проезжая часть представляла собой достаточно полное и устойчивое полотно. Участки дороги с грунтом № 1 были сильно разбиты движением, но после профилирования сравнительно хорошо уплотнялись пневмоколесным катком и закатывались под движением.

Работы были выполнены в сухую солнечную погоду. Температура днем достигала 20- 23 °С, ночью 9-11 °С. Относительная влажность днем при наиболее высоких температурах составляла 0,4 0,5, ночью -0,8-0,9. Скорость ветра колебалась от 4 до 7 м/с. Температура поверхностного слоя грунта в течение суток изменялась от 8 до 37 °С. На всем протяжении дороги до начала обеспыливания производилось профилирование и уплотнение грунта.

Высокоцентрированная сланцевая эмульсия в количестве 19 т была изготовлена сланцехимическим комбинатом „Кивиыли”. К месту производства работ она была доставлена в автомаслозаправщиках. Перевозка эмульсии на расстояние 1000 км заняла 36 ч. Никаких изменений свойств эмульсии в результате транспортировки замечено не было.

Для приема эмульсии были подготовлены два резервуара Р-10, установленные один в кузове автомобиля КрАЗ-214, другой – в котловане. В заглубленный резервуар эмульсия разгружалась самотеком. При этом время на слив 1 т при температуре 18- 20 “С составило 0,3 ч, а при перекачке насосом гудронатора – 0,25 ч.

В состав механизированного звена для приготовления и розлива эмульсии входили два автогудронатора Д-251 и одна поливомоечная машина КПМ-1. Для подвоза концентрированной эмульсии с промежуточной базы к месту работы, разведения ее водой до рабочего состояния и розлива применялись автогудронаторы. Из них один постоянно использовался в качестве передвижной емкости и транспортного автомобиля для подвозки концентрата эмульсии и перекачки его в емкость рабочего гудронатора. Концентрация эмульсии при розливе в большинстве случаев составляла 1:10 и 1:15. Для приготовления эмульсии такой концентрации из транспортного гудронатора в рабочий перекачивалось 229-300 кг концентрата. Затем туда же перекачивалась вода из цистерн. После заполнения емкости рабочего гудронатора водой и концентратом включался механизм принудительной циркуляции и смесь перемешивалась. Время циркуляции, необходимое для разведения концентрированной эмульсии до рабочего состояния, составляло 2-4 мин. Общее время приготовления эмульсии от начала подачи концентрата в емкость рабочего гудронатора до окончания циркуляции достигало 18-25 мин.

Розлив эмульсии по дороге производился за три- пять проходов по проезжей части, из них один – по оси дороги. Для обеспечения сквозного движения по дороге ширина обработки одной полосы была принята равной 4 м. Предварительно перед розливом эмульсии дорога, как правило, поливалась водой из расчета 0,5-1,5 л/м2. Количество вяжущего, разливаемого за один проход, зависело от концентрации эмульсии и составляло при концентрации 1:15 0,063 л/м2, а при концентрации 1:10- 0,11 л/м2.

За обработанными участками дорог велось наблюдение в течение 1,5 мес. Первые подробные осмотры дорог и замеры концентрации пыли были проведены на второй день после открытия движения и пропуска около 1000 автомобилей. Оказалось, что глубина проникания эмульсии в грунтовое покрытие составляет 1,0-3,0 см. Защитный коврик из органического вяжущего материала хорошо формируется только на плотных грунтах при отсутствии на поверхности дороги рыхлой пыли. Толщина его на таких участках достигает 0,3-1,0 см. Расход вяжущего должен быть не менее 0,25 л/м2.

На участках с недостаточно плотными грунтами формирование асфальтоподобного коврика не происходило, но за счет пропитки эмульсией грунтовые частицы хорошо смачивались сланцевым маслом. Это вызывало склеивание их и укрепление как отдельных частиц грунта, так и их агрегатов.

Через 1,5 мес после опытных работ слой грунта, обработанного сланцевой эмульсией, сохранился на 40- 60% протяженности дорог с плотными грунтами. На участках с менее плотными грунтами этот слой разрушился, но частицы грунта были в агрегатном состоянии. Обеспыливающий эффект при этом значительно снизился.

Проведенные работы позволили сделать следующие выводы: при использовании сланцевых эмульсий хорошие результаты достигаются только при обработке участков с плотными грунтами. На участках с рыхлыми грунтами слой поверхностной обработки быстро разрушается. Такие участки в ходе работ приходилось дополнительно обрабатывать карналлитом;

хорошее качество работ может быть обеспечено лишь при предварительном хорошем смачивании покрытия водой. В этом случае достигается необходимая степень плотности материала при укатке и лучшее проникание эмульсии в глубину покрытия;

обязательным условием успеха работ является поверхностная россыпь по разлитой эмульсии песка или мелкозернистого гравия с последующей прикаткой покрытия пневмоколесным катком. Отдельные места с избытком вяжущего, выявляющиеся при жаркой погоде, должны дополнительно присыпаться минеральным материалом, пока не сформируется прочный и устойчивый коврик поверхностной обработки.

Были устроены три опытных участка. На первом участке проводилась опытная обработка гравийных покрытий сланцевой эмульсией с добавками формалина и серной кислоты. Опытный участок был разбит на три секции длиной по 100 м. Ширина полосы обработки составляла 6 м.

Погода в период производства работ была солнечная, безветренная с температурой воздуха в дневное время 20 “С. Интенсивность движения составляла 300-500 авт./сут. Перед розливом эмульсий покрытие было увлажнено водой из расчета 1 л/м2. Розлив укрепляющих добавок осуществлялся автогудронатором Д-640.

На первой секции все исходные материалы (эмульсия, формалин, серная кислота) перемешивались в гудронаторе и разливались одновременно в виде смеси. Оказалось, что еще в процессе перемешивания произошел распад эмульсии, поэтому смесь приобрела большую

вязкость. Распределение происходило отдельными полосами. Для уменьшения налипания смолы на колеса проходящих автомобилей сразу после розлива смолы по покрытию тонким слоем был рассыпан пылеватый песок.

На второй секции смесь была приготовлена из эмульсии и формалина без кислоты. Распад эмульсии в процессе перемешивания не наблюдался. Поэтому вяжущее равномерно распределилось по покрытию и хорошо впитывалось в поверхностный слой. На третьей секции разливалась одна эмульсия без формалина и кислоты при концентрациях 1:4 и 1:2.

В течение суток на всех секциях (в том числе и на первой) сформировался поверхностный коврик толщиной до 1 см. Внешние отличия на отдельных секциях стали различаться лишь через 2,0-2,5 нед. Начиная с этого времени на секциях № 2 и 3 довольно быстро стало происходить разрушение поверхностного коврика. Наибольшую стойкость сохраняла секция № 1. Спустя год на секциях № 2 и 3 остались лишь следы обработки, в то время как на первой секции коврик износа сохранился на площади около 60%.

На втором опытном участке сланцевой эмульсией при норме расхода вяжущего 1 л/м2 был обработан участок грунтовой дороги из среднезернистых песков. Длина участка составляла 300 м. Работы проводились в сухую безветренную погоду при температуре воздуха 20-25 “С. Сухая поверхность грунтового покрытия была увлажнена водой в количестве 1 л/м2. Эмульсия разливалась в три приема по 0,33 л/м2 за один розлив.

В период опытных работ и позднее до глубокой осени интенсивность движения составляла примерно 300 авт./сут. Защитный коврик толщиной 10-14 мм без признаков отслоения от подстилающего грунта сформировался на вторые сутки. Опытный участок находился в хорошем состоянии до периода дождей. Во время дождей было замечено вымывание вяжущего из верхнего слоя покрытия. В результате этого на покрытии появился постепенно увеличивающийся слой рыхлого песка.

На третьем участке обработке подвергалась дорога, имевшая гравийное (14 км) и грунтовое (0,5 км) покрытие. На участке с гравийным покрытием применялась сланцевая эмульсия в количестве 0,8 л/м2 с добавками и без добавок формалина. На грунтовом участке супесчаный грунт последовательно обрабатывался сланцевой эмульсией (0,8 л/м2), а затем хлористым кальцием. Здесь поверхностная обработка сохранилась до затяжных осенних дождей.

Эффективность использования в качестве обеспыливающего материала сланцевой смолы с добавками извести была проверена в производственных условиях на аэродроме. Грунт обрабатывался методом смешения на глубину 10 см.

Доза сланцевой смолы, равная 2%, для оптимальной обработки грунта совместно с известью в количестве 2% (по СаО) была принята на основании ранее проведенных лабораторных экспериментов. Этими же опытами было установлено, что для достижения максимальной прочности влажность исходного грунта должна быть в пределах 0,3-0,5 предела текучести.

Последовательность технологических операций была следующей: приготовление известкового молока на растворном узле; розлив известкового молока с соотношением 1:12 в три приема (расход извести – 2% от массы грунта); перемешивание грунта с известью после каждого розлива дисковыми боронами за три-четыре прохода по одному следу; розлив сланцевой смолы автогудронатором в три приема (расход смолы – 2% от массы грунта); перемешивание смеси дисковыми боронами после каждого розлива сланцевой смолы за три-четыре прохода по одному следу; предварительное обжатие смеси пневмоколесными катками и окончательное уплотнение ее тяжелыми катками за шесть-десять проходов по одному следу; планировка поверхности грунта, обработанного сланцевой смолой.

Внесение извести в виде известкового молока в три приема было вынужденным из-за необходимости обеспечения равномерного распределения малой дозы извести во всей массе грунта и увлажнения его до требуемой влажности, поскольку в процессе длительного цес вания грунт быстро терял влагу.

Производительность бригады, состоящей из трех КПМ-64, одн0г автогудронатора Д-640, трех дисковых борон ТБД-2,2, одного автогрей. дера Д-144, двух катков ДСК и Д-211, составила 2000 м2/смену. пРи усовершенствовании растворного узла производительность бригады по проведению работ по обеспыливанию грунтов сланцевой смолой с известью была увеличена в 1,5-2 раза.

Эксплуатация рулежной дорожки началась сразу по окончании работ. При рулении средних типов реактивных самолетов эрозии грунта и пылеобразования не наблюдалось. Грунт не размокал и после выпадения осадков. Прочность обработанного грунта, определенная ударником ДорНИИ, составляла 12-20 ударов, что соответствует прочности по проходимости самолетов по грунту более чем 1,5 МПа.

Рулежная дорожка эксплуатировалась этими же самолетами на следующий год в весеннюю распутицу и летом. Прочность и обеспыливающий эффект сохранились на 93% площади.

В Беларуси сланцевыми эмульсиями было обработано 11,5 км дорог (шириной 8-10 м) с плотным и устойчивым полотном из супесчаного грунта (при температуре воздуха 20- 23 °С днем и 9-11 °С ночью, относительной влажности 40- 50 и 80- 90% соответственно).

В процессе обеспыливания использовались автогудронаторы, поливомоечные машины и пескоразбрасыватель, пневмоколесный каток. Расчетное количество вяжущего вносилось за три-пять проходов, из которых последний – по оси проезжей части. Средний темп производства работ составлял 0,4-0,6 км/ч.

После пропуска 1000 автомобилей оказалось, что образовавшийся коврик толщиной до 1 см сформировался на всех участках с плотными грунтами при отсутствии на поверхности дороги рыхлой пыли и расходе эмульсии не менее 0,25 л/м2 (по массе вяжущего). Однако на участках дороги с неплотными или рыхлыми грунтами защитный коврик разрушался.

Для обеспыливания дорог сланцевые эмульсии также успешно использовались на Украине.

Исследовалась эффективность закрепления мелкозернистых одномерных песков методом смешения (толщина слоя 15 см, портландцемент М 400 – 4% от массы песка,, эмульсия – 50%-ной концентрации).

После эксплуатации в течение 3 лет (в условиях Ленинградской обл.) покрытие не имело трещин и сохранило высокую прочность.

Для обеспыливания также исследованы водоэмульсионные растворы 30%-ной концентрации на основе хлорида кальция (26,5%), полиглик0левых кубовых остатков или ПАВ (ОП-7, ПАВ-34) – 5%-ного хромата калия (0,12%) и воды (68,38%) – для легких типов самолетов в III и IV дорожно-климатических зонах при норме расхода 1,2 кг/м2 (при повторной обработке – 0,6 кг/м2).

В Норвегии для предотвращения пыления гравийные покрытия обрабатывают (после выравнивания) битумом с добавкой (до 1%) катионоактивных ПАВ в количестве 1,5-2,0 л/м2, затем распределяют минеральную смесь с максимальным размером частиц 10-19 мм с последующей укаткой любым типом катков. Образующийся слой достигает толщины 10-30 мм.

В США при обеспыливании дорог рекомендуется проводить работы при температуре в тени 10 °С. Обрабатываемая поверхность должна иметь достаточную однородность по влажности. При этом технология в зависимости от применяемого метода (пропитки или смешение на дороге) различна. В первом случае обеспыливание производится отрядом машин в составе рыхлителя, поливочной машины и распределителя реагента. Во втором случае в состав отряда включают передвижной смеситель и каток. Особое. внимание уделяется равномерности обеспыливающего реагента.

Разработанная технология может быть использована при любой интенсивности движения.





Похожие статьи:
Обеспыливание автомобильных дорог и аэродромов

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обеспыливание автомобильных дорог

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум