МАШИНА ДЛЯ РЕМОНТА АСФАЛЬТОВОГО ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится к дорожной технике и может применяться для восстановления асфальтового покрытия.
Большая часть территории России расположена в зоне резко континентального климата и годовой перепад температуры колеблется в диапазоне 70-80 градусов Цельсия. Это пагубно отражается на дорожном покрытии, которое в большинстве случаев состоит из щебенчатой подушки с асфальтовом покрытием. Высокие температуры размягчают это покрытие и автотранспорт в этом момент повреждает его до образования колеи, ям и бугристости, делая непригодным для движения по нему. Сильные морозы также разрушают асфальт за счет льда, образующегося в трещинах и ямках. Эти условия постоянно заставляют ремонтные работы дорожные службы, что является дорогостоящей процедурой. Мы предлагаем новое поколение ремонтной техники, которое с минимальными затратами позволяет восстанавливать дорожное полотно. Сейчас в мировой практике для этого используется фрезерная выборка асфальтового покрытия, разогреванием его в специальных печах, возвращением на место с последующей укаткой. Второй общеизвестный способ разогрев на месте газовыми или другими горелками. Это процесс также трудоемкий и неэффективный и приводит к ухудшению экологии окружающей среды за счет сгорания части асфальтового покрытия.
Автомобильная дорога, как любое другое инженерное сооружение, рассчитана на определенный срок службы, в течение которого она подвергается различного рода и количества воздействиям транспорта и погодно-климатических факторов (влага, температура). Самым первым и наиболее незащищенным ее элементом, испытывающим такие воздействия, является асфальтобетонное покрытие.
В результате многих сотен и тысяч нагружений, а порой и перегрузок покрытия, износа и старения его материалов, а часто и не очень высокого изначального их качества или неполноценного и неравномерного выполнения отдельных дорожно-строительных операций, особенно уплотнения, на нем с течением времени возникают всевозможные хорошо известные дорожникам дефекты, деформации и разрушения (шелушения, выкрашивания, неровности, трещины, сколы, выбоины, ямы и т.п.).
Дорожные службы всего мира ежегодно выполняют значительные объемы работ по ликвидации появившихся дефектов и разрушений. Международной практикой установлено, что поверхность покрытия, нуждающаяся в локальном текущем ремонте, ежегодно составляет до 2-3% от общей площади покрытия дороги или ее участка. Когда серьезные повреждения и дефекты достигают 10-15%, принято ставить на ремонт все 100% этой площади.
Подобное систематическое «лечение» дорожного покрытия осуществляется различными методами, средствами и материалами, в совокупности определяющими качество, срок службы и стоимость, т.е. эффективность таких ремонтных работ. Главная цель этих работ - обеспечить на эксплуатируемой дороге безопасное движение автомобильного транспорта со скоростью, разрешенной «Правилами дорожного движения».
«Требованиями к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения (ГОСТ Р 50597-93)» установлены предельно допустимые площади повреждений покрытия и сроки их ликвидации после обнаружения, а также качество заделки этих повреждений с точки зрения ровности покрытия.
Как правило, ремонтные работы на покрытии в России планируются и выполняются чаще всего с наступлением устойчивой теплой (не ниже+5°С) и сухой погоды, хотя порой может возникать потребность в проведении и срочного внепланового или аварийного ремонта в любое время года и при любых погодных условиях, что ухудшает ее качество.
При текущем ремонте покрытий, по мере надобности, выполняют ямочный ремонт (ликвидация ям, выбоин, сколов), заделку трещин и, поверхностную обработку или укладку тонких верхних слоев покрытия.
Выбор технологического метода ямочного ремонта должен отвечать следующим требованиям или критериям:
- высокое качество заделки дефекта, соответствующее показателям плотности, прочности, ровности и шероховатости основной части покрытия;
- продолжительный срок службы отремонтированного места;
- наличие или доступность требуемых материалов, машин и установок для выполнения ремонта по выбранному методу;
- сложность или простота реализации намеченного метода ремонта в азличных погодных условиях;
- оперативность открытия движения транспорта по месту ремонта;
- низкая стоимость или высокая экономичность ремонтных работ.
В России, как и во многих других странах, на большей части дорог с усовершенствованным типом покрытий уложен асфальтобетон. Поэтому вполне оправданно, что основное количество и наибольшее разнообразие ремонтных материалов, машин, технологий и новых разработок относится именно к асфальтобетонным покрытиям.
Самым доступным и наиболее распространенным ямочным ремонтом такого типа покрытий является метод заделки ям, выбоин и других дефектов горячей асфальтобетонной смесью соответствующего состава. Объясняется это доступностью и наличием всех традиционных исходных материалов (щебень, песок, минеральный порошок, битум) для приготовления горячей смеси и, наконец, накопленным опытом выполнения асфальтобетонных работ.
Другой причиной приверженности российских дорожников горячим смесям является слабое, и пока медленное освоение альтернативных методов ямочного ремонта, особенно с использованием битумных эмульсий.
Наблюдающиеся порой низкое качество и малые сроки службы заделанных горячей смесью дефектных мест связаны, как показывает практика, прежде всего с плохой подготовкой таких мест к ремонту, доставкой горячей смеси в неприспособленных для сохранения тепла транспортных средствах (часто имеет место чрезмерное остывание смеси к моменту ее использования), низким качеством уплотнения смеси (в лучшем случае коэффициент уплотнения составляет 95%-0,97% и другими элементарными нарушениями правил, требований и технологий ведения ремонтных работ (укладка смеси на мокрую поверхность, в воду, на снег, без подгрунтовки и т.п.).
При использовании горячей технологии качество заделки ремонтных мест на покрытии сильно подвержено помимо всего прочего влиянию погодных условий. В меньшей степени такое влияние сказывается при применении холодных битумосодержащих смесей и материалов на основе жидких или разжиженных битумов и битумных эмульсий. В этом случае ремонт можно вести не только по сырой поверхности покрытия, но и при небольших отрицательных температурах воздуха (до -5… -10 гр. С), хотя с точки зрения качества работ предпочтительнее положительные температуры.
Следует отметить, что эта вторая группа технологических методов ремонта получила достаточно широкое распространение и популярность во многих странах за свою простоту и меньшую строгость правил и требований, в первую очередь, к погодным условиям, за более продолжительный сезон использования и высокую экономичность. Особенно эффективна, хорошо отработана и освоена эмульсионная технология ямочного ремонта покрытий.
При выборе между горячей и холодной технологиями ремонта асфальтобетонных покрытий следует обязательно учитывать, что прочность и водостойкость холодного асфальтобетона, приготовленного на жидком или разжиженном битуме, в 2-3 раза ниже, чем горячего. Поэтому его используют, в основном, для устройства и ремонта покрытий дорог III-IV категорий. Холодные смеси на эмульсиях, полученных из высокосортных битумов или полимербитумов, хорошо себя показали на ямочном ремонте покрытий всех категорий дорог. Горячие асфальтобетонные смеси и литой асфальт применяют, как правило, преимущественно при ремонте покрытий дорог I-II категорий.
К третьей группе методов ямочного ремонта покрытий можно отнести ремонт нетрадиционными и не очень распространенными в дорожной отрасли специальными материалами и смесями на основе специальных битумных, полимерных, полимербитумных, цементных и других вяжущих, которые не столь широко применяемы, как обычные горячие и холодные битумосодержащие материалы и смеси, и которые используются лишь в некоторых особых случаях, например, при аварийном ремонте, заделке дефектов на цементобетонных покрытиях, на покрытиях мостов и т.п.
Выбор того или иного метода ямочного ремонта покрытий автомобильных дорог и мостовых сооружений является правом и обязанностью заказчика и подрядчика работ. Однако при этом не следует игнорировать имеющиеся требования, рекомендации и результаты новых разработок и практического опыта.
В первую очередь, это касается подготовки дефектного места к ремонту, которая должна способствовать выполнению ямочного ремонта с наиболее высоким качеством, обеспечивающим соблюдение требований ГОСТ Р 50597-93 и повышающим его срок службы до 3-4 лет, а иногда и больше (в отдельных странах гарантию на ямочный ремонт выдают на 5 лет и более). Ямочный ремонт, выполненный без тщательной подготовки и соблюдения других правил и требований, служит, как правило, в 2-4 раза меньше.
Подготовка ремонтируемого места покрытия включает в себя следующие операции:
- очистка поверхности дороги от пыли, грязи и влаги;
- разметка границ ремонта выбоин прямыми линиями вдоль и поперек оси дороги с захватом неразрушенного слоя покрытия на 3-5 см, при этом несколько близко расположенных выбоин объединяют одним контуром или картой;
- вырезка, вырубка или холодное фрезерование материала ремонтируемого места покрытия по очерченному контуру на всю глубину выбоины, но не менее толщины слоя покрытия, при этом боковые стенки должны быть вертикальными;
- очистка дна и стенок места ремонта от мелких кусков, крошки, пыли, грязи и влаги;
обработка дна и стенок тонким слоем жидкого (горячего) или разжиженного битума или битумосодержащей эмульсии.
Небольшие по площади выбоины можно оконтуривать с помощью довольно уже распространенных ручных нарезчиков швов, снабженных специальными тонкими (2-3 мм) алмазными дисками диаметром 0,3…0,4 м.
Обрезанный материал слоя покрытия может разламываться и удаляться с помощью отбойного молотка с соответствующим наконечником.
Отбойный молоток гидравлического типа может быть подключен либо к специальной малогабаритной переносной гидростанции с двигателем внутреннего сгорания, либо к гидроприводу участвующих в ямочном ремонте самоходной холодной фрезы, самоходного виброкатка или другой машины.
В отдельных случаях для указанной работы может быть использован пневматический отбойный молоток мощностью 0,8-1,0 кВт с подключением его к соответствующему компрессору.
2
При подготовке к ремонту узких и длинных выбоин площадью более 2-3 м или трещин с разрушенными краями целесообразно использовать малогабаритные и компактные самоходные, прицепные или навесные холодные фрезы, срезающие дефектный материал покрытия шириной 200-500 мм на глубину 50-150 мм (регулируется). Как правило, за час непрерывной работы фреза может пройти 200-300 пог. м.
На значительных площадях разрушенного покрытия возможно применение более крупных холодных фрез с большей шириной срезаемого материала (500-1000 мм) и максимальной глубиной до 200-250 мм.
Отдельные модели холодных фрез дополнительно оснащаются ленточным транспортером, подающим срезаемый материал в ковш фронтального погрузчика или кузов транспортного средства, что заметно сокращает объем ручных работ.
Обработку (смазку) или подгрунтовку дна и стенок оконтуренной выбоины, очищенной от мелких кусков и пыли, тонким слоем жидкого битума или битумной эмульсии можно выполнять с использованием тех средств, которые имеются в наличии (битуморазогреватель передвижной, битумный котел, автогудронатор, дорожный ремонтер и т.п.).
При этом следует иметь в виду, что избыточная смазка битумом так же плоха для качества сцепления нового слоя покрытия со старым, как и недостаточная (слабая).
Очень эффективны для смазки ремонтируемой выбоины малогабаритные установки, подающие насосом битумную эмульсию в разбрызгивающее сопло ручной удочки со шлангом длиной 3-4 м. Есть и более простые подобные агрегаты и установки с подачей эмульсии из бочки ручной помпой или переносным насосом с ДВС.
При малых объемах работ и небольших размерах выбоины подгрунтовку эмульсией можно выполнять из переносных емкостей (10-20 л) с разбрызгиванием сжатым воздухом по принципу пульверизатора.
В идеальном случае при использовании горячих асфальтобетонных смесей целесообразно было бы требовать заделки выбоины или ямы битумосодержащей смесью, соответствующей составу смеси ремонтируемого покрытия. Однако сделать это сложно и не всегда возможно.
Очевидно, следует стремиться к использованию такой смеси, которая была бы близка к смеси в покрытии по показателям прочности, деформативности и шероховатости. В реальных условиях для ремонта выбоин чаще всего используют мелкозернистые и горячие среднезернистые асфальтобетонные смеси типов Б, В и Г.
Жесткие и прочные крупнозернистые и многощебенистые смеси (тип А) не очень технологичны для ручной работы лопатами, граблями и гладилками на вспомогательных операциях.
Для ремонтных целей лучше всего использовать горячую асфальтобетонную смесь..
Доставку смеси к месту ремонта покрытия целесообразно производить транспортным средством, оборудованным специальным термосным бункером, сохраняющим смесь в горячем состоянии несколько часов.
Раньше таких специализированных транспортных средств в России не было. Сейчас они начали выпускаться, а на рынке дорожной техники появились также зарубежные образцы.
В ряде стран (Германия, Голландия и др.) нормативными документами узаконено обязательное использование теплоизолированных контейнеров (термосных бункеров) на ремонте дорожных покрытий, так как укладываемая смесь с температурой ниже 110-120°С признается браком.
3
Обычно зарубежные термоконтейнеры в зависимости от типоразмера и потребностей вмещают от 2 до 10 т горячей смеси (объем 1,5-6 м) и сохраняют ее высокую температуру, в том числе за счет небольшого подогрева, в течение всего рабочего дня.
3
Примером подобного наиболее совершенного средства доставки горячей смеси с эффективным термосным бункером емкостью 4 м (хватит для заделки примерно 80-100 выбоин и ям размером около 100×100×5 см) может служить универсальная машина ТР4 американской фирмы «Акзо Нобель».
Этот ремонтер, оснащенный всеми необходимыми материалами, инструментами и приспособлениями (горячая смесь, битумная эмульсия для подгрунтовки, бункер для отходов, гидромолоток, виброплита и др.), имеет также специальный масляный обогреватель смеси с пропановой горелкой и дополнительный электрический подогреватель для круглосуточного хранения смеси в бункере машины в выходные дни. Дорожники России теперь имеют возможность приобретать такое оборудование, смонтированное на грузовике завода ЗИЛ.
Другим примером эффективного средства локального (ямочного) ремонта покрытий горячей асфальтобетонной смесью может служить несколько иначе устроенная установка SSG25 немецкой фирмы «ТельТомат». Основным ее агрегатом является тоже хорошо теплоизолированный бункер вместимостью 2,5 т горячей смеси (130°С).
В состав установки входят также пылесос с отстойником (очистка ремонтируемого места от осколков асфальтобетона, мусора, пыли и влаги), емкость 200 л для горячего битума (подгрунтовка удочкой-разбрызгивателем), ручной электромолоток, виброкаток или виброплита.
Все агрегаты по нагреву и механической подаче смеси и битума, подготовке выбоины к ремонту и уплотнению смеси электрифицированы от дизель-генератора. Энергоснабжение возможно также от промышленной электросети, что удобно для поддержания требуемой температуры смеси и битума в ночное время на базе.
Монтируются перечисленные узлы и агрегаты на переставляемой раме-платформе длиной 4,2 м, которая в течение 30 мин. устанавливается в кузов обычного бортового грузовика грузоподъемностью не менее 8 т. В этом привлекательность и полезное удобство машины SSG25. Аналогично устроен ремонтер датской фирмы «Олетто».
К сожалению, зачастую используемые для перевозки смеси бункеры российских пескоразбрасывающих КДМ не могут обеспечить сохранности тепла смеси, особенно ранней холодной весной или сырой поздней осенью, что значительно ухудшает качество и сокращает срок службы заделки выбоин.
В тех случаях, когда АБЗ не работает (поздняя осень, зима и ранняя весна) или когда дальность перевозки смеси с АБЗ слишком велика, рекомендуется использовать технологию рециклинга - вторичной переработки асфальтобетонного материала в виде кусков, лома или продуктов фрезерования (крошка) путем его разогрева и тщательного перемешивания на месте ремонта в специальной прицепной или самоходной машине-рециклере.
Перемешивание загружаемых материалов происходит гравитационным способом в цилиндрическом барабане, оборудованном лопастями и обогреваемом специальной горелкой. Вес одного замеса (емкость барабана-мешалки) в зависимости от типа и размеров рециклера может составлять от 200-300 до 1600 кг. Время приготовления одного замеса после загрузки материала и разогрева барабана до требуемой температуры составляет 10-20 мин.
Наиболее эффективно рецикле работает, если в него загружается мелкая асфальтобетонная крошка, полученная путем холодного фрезерования покрытия. При этом для улучшения свойств смеси рекомендуется при загрузке крошки или кускового лома добавлять твердого или полутвердого битума в количестве 1-2% по весу.
Порционная или полная выгрузка горячей смеси из рециклера может производиться либо непосредственно на ремонтируемое место, либо в малогабаритную ручную тележку или ковш погрузчика для подачи смеси к месту ее укладки.
Экономическая эффективность и целесообразность использования технологии рециклинга очень высока. При наличии асфальтобетонной крошки или кускового лома на месте заделки выбоин расходы на ямочный ремонт могут быть снижены на 50-60%, в сравнении с доставкой новой смеси. Однако рециклеры в России пока «не прижились», несмотря на рекламу и предложения ряда зарубежных фирм («Фильхабен», «Беннингхофен» и др.).
2
При небольших размерах выбоин распределение и выравнивание смеси выполняют, как правило, вручную лопатами и гладилками или с помощью ящиков без дна, а на больших ремонтируемых картах (площадь более 20-25 м) целесообразно использовать небольшой тротуарный асфальтоукладчик.
После заполнения выбоины (карты) горячей смесью производят ее уплотнение специальными виброплитами или малогабаритными виброкатками с соблюдением всех технологических правил и требований (см. 3-й раздел). Поверхность отремонтированного места после уплотнения должна быть на уровне основного покрытия, т.е. не должна иметь ни впадин, ни выступов, ни вида «корявой нашлепки».
2
Движение транспорта по отремонтированному участку покрытия открывают сразу после завершения всех работ и остывания уложенной смеси до температуры не выше 30°С. В жаркую погоду время охлаждения смеси можно сократить путем разлива воды с расходом примерно 2 л/м.
Довольно часто возникает вопрос о ремонте покрытий с помощью литого асфальта, известного еще с 1914 года. Литой асфальт - горячая смесь тестообразной консистенции, в которой важнейшей компонентой является мастика, состоящая из высоковязкого твердого битума, большого количества минерального порошка и песка (иногда мелкого щебня). Литой асфальт может содержать до 13% битума и до 30-35% минерального порошка, что делает его значительно дороже традиционных асфальтобетонных смесей К тому же температура его приготовления и укладки должна быть достаточно высокой (220-250°С).
К заметному росту затрат на использование литого асфальта ведет также необходимость специальных транспортных средств (кохеры с мешалками и обогревом) и особых укладчиков (для строительства покрытий), которые не могут работать на укладке других смесей. Все это сдерживает применение в России достаточно привлекательного литого асфальта на ямочном ремонте и строительстве покрытий.
Струйно-инъекционная холодная технология заделки выбоин на дорожных покрытиях с помощью битумной эмульсии является сейчас одной из наиболее передовых и прогрессивных, несмотря на то, что в некоторых странах Европы и в Америке она с успехом применяется уже давно.
Суть ее состоит в том, что все необходимые операции выполняются рабочим органом одной машины (установки) самоходного или прицепного типа.
Подготовка выбоины к ремонту сводится фактически только к тщательной ее очистке от пыли, мусора и влаги путем продувки высокоскоростной струей воздуха и к обработке поверхности выбоины битумной эмульсией. Операция обрезки, разлома или фрезерования асфальтобетона вокруг выбоины в этой технологии может не производиться.
Сама заделка выбоины осуществляется посредством ее заполнения мелким щебнем, предварительно обработанным битумной эмульсией в камере смешения машины. За счет вовлечения и подачи щебня воздушной струей, его укладка в выбоину происходит с высокой скоростью, что обеспечивает хорошую его упаковку (уплотнение), практически исключающую необходимость в дополнительном использовании виброплит и виброкатков.
Для ямочного ремонта по струйно-инъекционной холодной технологии рекомендуется использовать чистый мелкий щебень фракции 5-10 (15) мм и быстрораспадающуюся катионную (для кислых каменных пород, например, гранита) или анионную (для основных каменных пород, например, известняка) битумную эмульсию 60-процентной концентрации.
Предварительно в лаборатории следует проверить прилипаемость битума к щебню и время распада эмульсии, которое не должно превышать 25-30 мин. При необходимости следует внести коррективы в состав эмульсии и адгезионных добавок.
Расход эмульсии указанной концентрации для подгрунтовки выбоин и обработки щебня в камере смешения машины ориентировочно может составлять 3-5% по массе щебня (по расходу битума - не более 2-3%).
Все элементы и агрегаты могут стационарно монтироваться на легком прицепе или базовом грузовике. В некоторых случаях возможно их объединение на отдельной раме в виде навесного или переставляемого модуля для подходящего транспорта.
Подобные агрегаты и машины предусматривают выход ремонтера-машиниста из кабины транспортного средства для выполнения ямочного ремонта сзади автомобиля или прицепа. В дальнейшем в эту технологию и схему выполнения работ были внесены некоторые усовершенствования, снизившие затраты на сам ремонт.
В частности, гибкий рукав, подающий материалы в выбоину, был установлен впереди автомобиля и закреплен на легкой стреле гидроманипулятора, которая способна удлиняться, складываться и горизонтально поворачиваться, обслуживая определенный сектор покрытия. Пульт управления всеми операциями размещен в кабине грузовика, и у водителя ремонтера отпала надобность покидать свое рабочее место. Он выполняет заделку выбоины прямо из кабины в течение 20-30 с.
Струйно-инъекционный метод заделки выбоин можно использовать почти круглый год. Небольшой опыт в России (Рощинское ДРСУ Ленинградской области, Подмосковье, Саратовская область и в других местах) и более обширная практика его применения, например в США, Англии и Швеции, показывают, что фактически крепкую и долговечную заделку выбоины можно обеспечить даже при температуре воздуха до -10…-15°С.
Не рекомендуется проводить ремонтные работы таким способом при дожде и снегопаде, когда затруднена или даже исключена очистка выбоины от влаги, пыли и мусора и ее подгрунтовка битумной эмульсией.
Как правило, таким способом ремонтируются выбоины в начальной стадии ямочного разрушения покрытий, т.е. в основном небольшого размера (диаметр не более 40-60 см), хотя нет принципиальных и серьезных возражений и препятствий для ремонта выбоин и карт большего размера.
Исследования и опытные работы в течение нескольких последних лет (в основном в США) показали, что для качества ямочного ремонта чистота и сухость выбоины играют более важную роль, чем даже температура материала и наружного воздуха. Поэтому струйно-инъекционная технология в последнее время подверглась дальнейшему качественному усовершенствованию, суть которого свелась к замене очистки и сушки выбоины продувкой высокоскоростной струей воздуха на вакуумную очистку.
Высокопроизводительный вакуумный насос отсасывает из выбоин мусор, пыль и влагу. Поверхность становится более сухой и чистой, чем при обычном подметании или продувке сжатым воздухом.
Подгрунтовка битумной эмульсией и заполнение выбоины щебнем, обработанным эмульсией, в вакуумно-струйно-инъекционной технологии аналогичны таким же операциям по струйно-инъекционной технологии.
Разработчики метода и оборудования на основе опыта его использования в 25 штатах США дают гарантию на 3-летний срок службы отремонтированных мест.
Российские дорожники сегодня уже начали более широкое практическое применение струйно-инъекционного метода ремонта с помощью выпускаемого АО «Бецема» (Подмосковье) прицепного к автосамосвалу комплекта оборудования БЦМ-24.
Уместно заметить, что в некоторых российских местах способ ямочного ремонта посмесями не потерял своей актуальности и привлекательности до сих пор.
К холодным относятся асфальтобетонные смеси всех типов или составов по ГОСТ 9128-97 (за исключением типа А), приготовленные на жидком или разжиженном битуме марок СГ 70/130 (среднегустеющий) или МГ 70/130 (медленногустеющий). Предпочтение, как правило, отдается битуму среднегустеющему, так как с ним слой материала в покрытии формируется быстрее, чем на медленногустеющем.
Такие смеси готовят в тех же смесительных установках, что и горячие. Однако температура приготовления холодных смесей на 40-50% ниже. После мешалки смесь проходит обязательную стадию охлаждения до температуры наружного воздуха, затем она складируется и только после этого может укладываться в слой покрытия в холодном состоянии. Допускается ее хранение на складе в штабеле и расходование по мере надобности в течение 3-5 месяцев. Она хорошо поддается погрузке машинами и перевозке обычными транспортными средствами на любые расстояния.
Самой главной и особой технологической проблемой для холодной смеси является обеспечение ее неслеживаемости, т.е. сохранение рыхлости без слипания минеральных зерен в комки. Без этого невозможна заготовка смеси впрок и дальнейшее эффективное применение.
Обычно слеживаемость смеси перед складированием понижают путем ее охлаждения на воздухе с неоднократным перелопачиванием отвалом бульдозера, погрузчика или автогрейдера, а иногда и с поливом водой. Охлажденные и затвердевшие на минеральных зернах тонкие слои и пленки битума теряют свою липкость, и смесь в штабелях на складе не слеживается. Для возврата битуму липкости и формирования структуры смеси после укладки в покрытие она должна некоторое время прогреваться теплом воздуха и солнца для испарения легких фракций битума с одновременным хорошим уплотнением катками и транспортом в течение 2-3 недель. Поэтому такой ямочный ремонт асфальтобетонных покрытий предпочтительнее весной или летом и только на дорогах III-IV категорий (интенсивность движения транспорта не более 3000-1000 авт./сут.).
Технология и все ремонтные операции в этом случае аналогичны ямочному ремонту покрытий горячими смесями. В холодной технологии отсутствует лишь жесткое ограничение на время укладки и уплотнения, которое накладывается в горячей технологии из-за возможности быстрого охлаждения смеси и снижения ее уплотняемости.
В некоторых зарубежных странах (Швеция, Финляндия Норвегия и др.) асфальтобетонные смеси на маловязких и жидких битумах, а также на специальном нефтяном вяжущем (смесь в этом случае называют нефтегравием) используют для устройства покрытий из так называемых «мягких асфальтобетонов», применение которых ограничивают дорогами с интенсивностью движения до 1000-1500 авт./сут. Причем, при использовании маловязких или жидких битумов смесь для мягкого асфальтобетона готовят и укладывают в покрытие по обычной горячей технологии.
Если же в качестве вяжущего применяют нефтяное вяжущее или битумную эмульсию на основе маловязких и жидких битумов, материал для таких смесей может быть холодным или теплым (подогрев паром до 40°С). Так, в частности, в Финляндии получают холодные складируемые смеси для указанной разновидности асфальтобетона. Их качественное приготовление осуществляется в специальных мобильных (передвижных) установках МХ-30С финской фирмы «Калоттиконе», в которых отсутствует сушильный барабан, но имеется специальная емкость для эмульсии и турбоагрегат для производства пара.
Не меньшей эффективностью для ямочного ремонта обладают холодные асфальтобетонные смеси, приготовленные на весьма популярных и широко распространенных в мире эмульсиях на основе вязких битумов. Такие смеси называют эмульсионно-минеральными, и они могут быть как пористыми, так и плотными.
В зависимости от категории дороги и прочности материала в покрытии подбирают требуемый тип или сорт эмульсии по вязкости используемого битума, необходимые минеральные материалы и приготавливают холодные смеси, которые можно складировать и хранить.
В «холодных» смесительных установках эмульсия заданного типа, концентрации и температуры смешивается с нагретым заполнителем. Сами смесительные установки могут быть практически любой конструкции и назначения, в том числе и очень простые с низкими капиталовложениями. При использовании высокосортных эмульсий и минеральных заполнителей в сочетании с более эффективным и совершенным смесительным и дозировочным оборудованием эмульсионно-минеральные смеси способны обеспечить свойства и качество покрытий, близкие к таковым у покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
Сроки и условия хранения на складе (открытая площадка, закрытое помещение, герметичные емкости или запаянные полиэтиленовые мешки) таких холодных смесей зависят от типа эмульсии, вязкости битума, времени распада эмульсии и устанавливаются индивидуально в каждом конкретном случае.
При необходимости срочно заделать выбоины, аварийно опасные для движения транспорта, можно использовать любые простейшие и доступные методы, материалы и средства, способные обеспечить временную (не менее 2-3 месяцев) безаварийную эксплуатацию дороги.
Аварийный ремонт выполняют в любое время года - поздней осенью (мокро и холодно), зимой (холодно) и ранней весной (холодно и мокро), что, естественно, не может не отразиться на качестве ремонтных работ.
Такие некачественно отремонтированные места с наступлением теплой и сухой погоды подлежат повторному ремонту, но уже с соблюдением всех требований и правил выполнения качественной заделки выбоин. Это экономически вполне допустимо и приемлемо, учитывая не совсем массовый характер и незначительные объемы аварийно-дефектных мест на покрытии. При аварийном ремонте используются, как правило, такие способы временной заделки, которые не требуют специальной подготовки выбоин, за исключением возможной их очистки от грязи, влаги, снега и льда.
Главное при таком ремонте состоит в закреплении используемого материала в выбоине так, чтобы у него была приемлемая связь с дном и стенками выбоины и чтобы частицы такого материала имели достаточно прочные контакты между собой за счет механического распора и битумных, цементных, полимерных или других склеивающих прослоек. Для аварийного ремонта рекомендуется использовать известняковые, доломитовые или другие не очень прочные щебеночные материалы (фракции 5-20 мм), предварительно обработанные («холодный» черный щебень) или обрабатываемые прямо в выбоине жидким битумом с ПАВ или битумной эмульсией.
Как правило, жидкий битум должен иметь показатель вязкости не ниже 130-200 cc, а битумная эмульсия должна быть быстрораспадающейся, 50-60-процентной концентрации в подогретом виде. Щебень для этих целей иногда обрабатывают известью или цементом (1,5-2% по массе).
Некоторые из ремонтных материалов при соответствующих технологиях использования можно применять даже при отрицательных температурах воздуха (до -10…-15°С), хотя другие материалы и технологии эффективны только при +5°С и выше.
В последнее время в зарубежных странах широко практикуется аварийная заделка выбоин и других дефектных мест специальными ремонтными смесями со сроком их хранения 1-2 года в готовом виде в герметичных пластиковых емкостях (ведра, бочки, ящики), в запаянных пластиковых мешках (по 25-50 кг) и даже в штабелях на открытом воздухе. К таким смесям можно отнести «Репасфальт», «Бормикс» и «Штраласфальт» из ФРГ, «Веспро» и «Силвакс» из США, «Колмак» из Англии, «Эксцел» из Канады и целый ряд других.
Большей частью вяжущим для этих холодных материалов служит модифицированный полимерами жидкий битум со специальными добавками или эмульсия на его основе, что делает такие ремонтные смеси достаточно дорогими - около 200 USD/т при цене вяжущего примерно 1000 USD/т. Однако их привлекательные технологические достоинства (холодная технология, длительный срок хранения, выполнение работ по сырой поверхности и даже при морозе) вместе с высокой прочностью заделки дефектных мест делают возможным и даже целесообразным их использование на мелком и единичном аварийном ямочном ремонте.
Иногда, учитывая временный характер и не слишком высокое качество аварийного ремонта, умышленно идут на упрощение и удешевление как самого ремонтного материала, так и технологии его приготовления и применения.
По такому пути пошла, например, дорожная служба г.Хельсинки, которая уже более 20 лет ежегодно выпускает около 3000 т складируемой холодной смеси «Корсал» для неотложного (срочного) ремонта покрытий и временной заделки траншейных разрытии на городских улицах.
3
В ее состав входят щебень (3-8 мм), песок и битумная эмульсия (7-8%). Готовят ремонтную смесь холодным способом в обычной бетономешалке (емкость 3 м) периодического действия и складируют на открытой площадке. Перед использованием зимой смесь отогревается в теплом помещении.
При наличии битумной эмульсии и соответствующей машины или установки целесообразно для аварийного ямочного ремонта использовать уже рассмотренный струйно-инъекционный холодный способ. Однако из-за невозможности сделать тщательную очистку и подготовку выбоины срок службы такой заделки будет значительно ниже, чем в обычных нормальных условиях.
При отсутствии же требуемой струйно-инъекционной техники заделка выбоины возможна путем ручной ее набивки (втрамбовывания) холодным щебнем (лучше черненым) с последующей его обработкой с поверхности битумной эмульсией простым разбрызгиванием из подручных средств. В итоге получится заделка выбоины щебнем, пропитанным битумной эмульсией.
Метод пропитки щебня в выбоине, но битумом, несколько разжиженным и горячим, тоже практикуется дорожниками разных стран, в том числе России, для ликвидации аварийной ямочности. Его отличие от метода пропитки эмульсией состоит в том, что сама пропитка выполняется до трамбования щебня. При этом битум нагревают до температуры не ниже 170-180°С. Удовлетворительные результаты можно получить даже при пониженных температурах воздуха (до -5…-10°С).
К своеобразным технологическим приемам можно отнести российский метод обратной пропитки, в котором нагретый минимум до 170-180°С битум, попадая на оставшуюся на дне и стенках выбоин влагу и на сырой щебень, вспенивается с кратностью до 4-6 и покрывает тонким слоем поверхность выбоины и частиц щебня. Проникновение битума между частицами и зернами щебня идет снизу вверх, поэтому этот технологический прием ремонта получил название «метод обратной пропитки». Его эффективность ограничена температурой воздуха +5…+10°С. При более низких температурах битум плохо и трудно вспенивается.
В методе пропитки вместо битума иногда используют полимерные материалы. В частности, при ремонте полимербетоном выбоина заполняется щебнем, который затем пропитывается жидкотекучим составом на основе полиуретановой, акриловой или другой смолы, при этом в процессе трамбования остаточная вода отжимается из лунки наверх.
Такой ремонт возможен при температуре воздуха от -30 до +50°С. Движение транспорта открывается через 30 минут. В неблагоприятных погодных условиях (сырость, холод) аварийный ямочный ремонт может быть также выполнен влажной органоминеральной смесью (ВОМС), состав и технологию приготовления и использования которой разработали в РосдорНИИ.
ВОМС состоит из известнякового или доломитового щебня фракции 5-20 мм (до 40%), песка с модулем крупности не менее 1,0, минерального порошка (6-12%), вяжущего (гудрон, жидкий или разжиженный вязкий битум) в количестве 6-7% и воды. Вместо щебня возможно использование отсевов дробления, ПГС, дробленого шлака. Готовится такая смесь в холодном виде в смесительных установках АБЗ, дооборудованных системой подачи и дозировки воды в мешалку. После выгрузки из мешалки готовую смесь при температуре 25-40°С подают на склад, где она хранится в штабеле в течение нескольких месяцев.
Ремонтируют такой смесью выбоины глубиной не менее 3-4 см. Главное достоинство ВОМС состоит в том, что она используется уже в готовом виде по холодной технологии, на сухом или сыром покрытии и при температуре воздуха до -10°С. Однако следует иметь в виду, что зимой и ранней весной формирование прочной структуры ВОМС в покрытии происходит медленно и трудно из-за частых переходов температуры воздуха через 0°С.
Наибольшую прочность этот материал приобретает после полного высыхания, но эта прочность не столь велика (в 1,5-2 раза ниже прочности холодного и в 2,5-3 раза ниже прочности горячего асфальтобетона), чтобы использовать ВОМС даже на обычном ямочном ремонте покрытий дорог высоких категорий. Лишь аварийный (временный) ремонт покрытий таких дорог допустим этой смесью.
Не менее интересную и полезную разработку для ямочного ремонта покрытий, в том числе аварийного, в свое время сделали в СоюздорНИИ: складируемые асфальтобетонные смеси (САС) на вязких битумах, которые можно хранить, укладывать и уплотнять в холодном виде.
Их готовят на вязких битумах с повышенными тиксотронными свойствами, что достигается путем ввода в них специальных пластификаторов (летнее автотракторное дизельное топливо ЛТД и нефтяное сырье СБ для производства вязких дорожных битумов). Но положение с практическим использованием и внедрением САС остается пока таким же, как и с ВОМС, т.е. не очень удовлетворительным.
Известна машина для ремонта асфальта по патенту РФ на изобретение №2364675, МПК Е01С 7/10, опубл. 26.08.2009 г.
Изобретение относится к области автомобильных дорог с асфальтобетонным покрытием, в частности к профилактическому ремонту дефектов и ямок на поверхности дороги. Технический результат: создание способа ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях. Способ ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях заключается в производстве ямочного ремонта дорожных покрытий при температуре воздуха до -10°С горячей асфальтобетонной дорожной смесью на основе вязких или жидких дорожных битумов, укладываемой в предварительно разогретое дефектное место. Ремонт покрытий при температуре воздуха до -10°С производят в следующей последовательности: дефектное место покрытия обрабатывают 30%-ным водным раствором хлористого кальция из расчета 0,5 литра раствора на один квадратный метр обрабатываемой поверхности, в обработанное место заливают заданное количество жидкого натриевого стекла, содержащего дополнительно 8% карбамида, в залитое в ямку жидкое стекло засыпают заданное количество предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента, при этом в результате их смешения происходит мгновенное схватывание и твердение смеси материалов, после чего поверхность отремонтированного участка покрытия обрабатывают 30%-ным водным раствором хлористого кальция, обмазывают ее разжиженным битумом и присыпают песком. Также описана композиционная смесь материалов, отверждаемая в вышеописанном способе.
Недостаток длительность процесса восстановления дорожного покрытия и невозможность его применения при ремонте крупных дефектов. Способ адаптирован для ремонта трещин.
Известна машина для ремонта асфальта по патенту РФ на изобретение №2267571, МПК Е01С 7/08, опубл. 27.08.2004 г.
Изобретение относится к эксплуатационному содержанию автомобильных дорог с асфальтобетонным покрытием, в частности к профилактическому ремонту. Технический результат: исключение последующего ремонта с применением энергоемкой техники и большого количества расходных материалов до периода, когда естественное истирание покрытия автомобильным транспортом не достигнет соответствующих показателей, вследствие чего дорожное полотно будет нуждаться в повторном покрытии асфальтобетоном или капитальном ремонте. Способ профилактического ремонта дорог с асфальтобетонным покрытием заключается в том, что появившаяся на покрытии трещина шириной 1-10 мм заливается жидким нефтепродуктом, выбранным из группы: отработанное масло, мазут, разжиженный битум, сырая нефть, с вязкостью, достаточной для смачивания поверхности стенок трещины и просачивания во все полости до уровня в 2-3 мм от поверхности покрытия, затем трещина засыпается сухим песком высотой естественного осыпания песка до кромок трещины и прикатывается ручным или механическим катком с шириной катка не более 200 мм, причем каток перемещается своей серединой по трещине вдоль ее распространения.
Недостаток способ применим для ремонта трещин шириной от 1 мм до 10 мм.
Известна машина для ремонта асфальта по патенту РФ на изобретение №242189, МПК Е01С 7/00, опубл. 27.07.2011 г.
Изобретение относится к материалам армирования для ремонтов дорожного покрытия. Технический результат: улучшение промежуточного слоя между слоями дорожного покрытия. Композит для армирования асфальтового дорожного покрытия содержит: открытую сетку, включающую, по меньшей мере, два набора параллельных прядей, при этом каждый набор прядей имеет зазоры между смежными прядями, и наборы ориентированы под углом друг к другу; и покрытие, расположенное поверх указанной сетки, с сохранением зазоров между прядями, активируемое при температуре, давлении или и том, и другом дорожного покрытия, с образованием связи, совместимой с асфальтовым дорожным покрытием, при этом покрытие не является клейким при нормальных температуре и давлении, оно содержит материал, включающий приблизительно 50% или более смолистого неасфальтового компонента и приблизительно 50% или менее асфальтового компонента. Также описаны способ армирования дорожного покрытия, способ изготовления композита и способ уменьшения трещинообразования в дорожном покрытии с применением композита.
Недостаток высокая стоимость композиционного материала большие за траты энергии и низкая экологичность процесса..
Задачи создания полезной модели повышение скорости ремонта дорожного покрытии, КПД машины и обеспечение экологичности.
Задачи создания полезной модели, совпадающие с техническим результатом: повышение производительности машины и улучшении ее экологических свойств.
Решение указанных задач достигнуто в машине для ремонта асфальтового покрытия, содержащая корпус, ходовую часть, источники тепловой энергии и источник электроэнергии, соединенный электрическим кабелем с ними и привод перемещения, отличающийся тем, что источники тепловой энергии выполнены в виде СВЦ-излучателей, например, магнетронов, установленных на нагревательной плите перед корпусом, ходовая часть машины выполнена в виде рамы и нескольких колесных пар, по меньшей мере, одна из которых выполнена ведущей, а одна управляющей, с возможностью поворота колес для управления направлением движения. В передней части корпуса может быть установлена виброплита, соединенная с виброприводом. Виброплита может быть выполнена цилиндрической формы. Виброплита может быть выполнена плоской, с радиусным скруглением в сторону движения машины. Нагревательная плита может быть выполнена с возможностью вертикального перемещения. Нагревательная плита может быть выполнена с возможностью поворота. Нагревательная плита по периметру может быть оборудована гибкими завесами. На нагревательной плите могут быть установлены горячие спаи термопар, а в задней части корпуса - «холодные» спаи термопар, соединенные между собой и через коммутатор электрическими проводами с аккумулятором. Источник электроэнергии может быть выполнен в виде дизель-генератора и соединенного с ним электрическим кабелем аккумулятора. Машина может быть оборудована приводом перемещения в виде по меньшей мере одного электродвигателя, соединенный электрическим кабелем через коммутатор с дизель- генератором.
Электродвигатель может быть механически через редуктор и дифференциал соединен с одной из ведущих колесных пар. Машина может содержать, по меньшей мере, одну пару электродвигателей, механически соединенного с ведущей колесной парой. Машина может быть оборудована катком, установленным в задней части корпуса и прикрепленным к нему двумя рычагами.
Обоснование целесообразности применения СВч-нагрева асфальта.
Развитие мощных магнетронов и научные исследования воздействия микроволновой энергии на различные материалы открыли широкие перспективы для промышленного применения СВЧ-техники и технологии. Еще недавно микроволновый нагрев не слишком привлекал российских инвесторов. Однако стремительный рост энергозатрат, стоимости энергии, ужесточение требований к охране окружающей среды постепенно изменяют ситуацию.
Важную роль играют такие характеристики, как КПД процесса, возможность автоматизации и высокое качество продукта. Имеются перспективы внедрения СВЧ-нагрева и сушки в другие отрасли: фармацевтическую промышленность, обработку древесины и сельское хозяйство. Расширяется применение технологии быстрого нагрева в столовых, больницах, школах и т.п., массовое использование микроволновых печей в быту известно. Эффект микроволнового нагрева основан на поглощении электромагнитной энергии в диэлектриках. Поля СВЧ проникают на значительную глубину, которая зависит от свойств материалов. Взаимодействуя с веществом на атомном и молекулярном уровне, эти поля влияют на движение электронов, что приводит к преобразованию СВЧ-энергии в тепло. СВЧ-энергия - очень удобный источник тепла, обладающий в ряде применений несомненными преимуществами перед другими источниками. Он не вносит загрязнений при нагреве, при его использовании отсутствуют какие-либо продукты сгорания. Кроме того, легкость, с которой СВЧ-энергия преобразуется в тепло, позволяет получить очень высокие скорости нагрева, при этом в материале не возникает разрушающих термомеханических напряжений. Генераторное оборудование полностью электронное и работает практически безынерционно, благодаря чему уровень мощности СВЧ и момент ее подачи можно мгновенно изменять. Сочетание СВЧ-нагрева с другими методами нагрева (паром, горячим воздухом, ИК-излучением и др.) дает возможность конструировать оборудование для выполнения различных функций, т.е. СВЧ-нагрев позволяет создавать новые технологические процессы, увеличивать их производительность и повышать качество продукции. Для правильной оценки применимости СВЧ-энергии в специальных процессах требуется детальное знание свойств материала на различных частотах и на всех стадиях процесса. Поглощенная мощность и глубина, на которую эта мощность проникает, определяются тремя факторами: диэлектрической проницаемостью, частотой и геометрией СВЧ-системы. Под глубиной проникновения в СВЧ-энергетике понимают расстояние, на котором плотность мощности уменьшается до 37% от значения на поверхности, т.е. другими словами, 63% начальной энергии электромагнитной волны поглощается в материале и превращается в тепло.
Промышленные магнетроны
В качестве генераторов большой мощности используются магнетроны и клистроны. Благодаря более высокому КПД при мощности ниже 50 кВт доминируют магнетроны. Чаще всего применяются две частоты - 915 и 2450 МГц. Так как частота 915 МГц может использоваться не во всех случаях, то оптимальной в международной практике обычно считается частота 2450 МГц. Современных российских магнетронах, выпускаемых ЗАО “НПП “Магратеп”, в сравнении с зарубежными приборами. Магнетрон М-116-100 используется в установках размораживания рыбы, разупрочнения горных пород и в других случаях, где требуется повышенная глубина проникновения в материал.
Единственный в мире магнетрон М-137 мощностью 50 кВт на частоте 433 МГц успешно использовался в экспериментальных установках для разупрочнения грунта в Якутии. Столь низкая рабочая частота обеспечивает требуемую глубину проникновения микроволн в промерзшие породы. Магнетрон М-168 мощностью 5 кВт широко применяется в установках для обрезинивания тросов, вулканизации резиновых деталей, полимеризации пластика.
Установки микроволновой обработки
Процессы нагрева СВЧ-энергией делят на две группы: непрерывные процессы и обработка партиями. При непрерывных процессах, например на конвейере, “сырой” материал непрерывно проходит через зону обработки, при этом нагрузка на выводе СВЧ-генератора практически не изменяется. При обработке партиями нагреваемый материал находится в зоне обработки до достижения требуемой температуры, поэтому с изменением температуры значительно меняются диэлектрическая проницаемость и коэффициент потерь. Это приводит к изменению нагрузки (причем в широких пределах.) В данном случае отдается предпочтение магнетронам.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…20, где:
на фиг.1 приведен поперечный разрез машины,
на фиг.2 приведен вид в плане,
на фиг.3 приведен вид в плане варианта машины с виброплитой,
на фиг.4 приведен вариант машины с катком,
на фиг.5 приведен вид цилиндрической виброплиты,
на фиг.6 приведен разрез В-В,
на фиг.7 приведен вид плоской виброплиты с радиусным cкруглением,
на фиг.8 приведен разрез С-С,
на фиг.9 приведен вид приподнятой поворотом нагревательной плиты,
на фиг.10 приведен рулевой механизм,
на фиг.11 приведен каток и его крепление к корпусу,
на фиг.12 приведена электрическая схема устройства,
на фиг.13 приведен вариант электрической схемы с возвратом части энергии,
на фиг.14 показан магнетрон M116-100,
на фиг.15 показан магнетрон М137,
на фиг.16 показана схема установки магнетронов на плиту нагрева,
на фиг.17 - конструкция волновода,
на фиг.18 представлена конструкция волновода с втулкой,
на фиг.19 приведена схема управления температурой в зоне нагрева асфальта,
на фиг.20 приведена схема управления зазором между нагревательной плитой и асфальтовым покрытием.
Конструкция машины для ремонта асфальтового покрытия приведена на фиг.1…20 и содержит корпус 1, ходовую часть 2, источники тепловой энергии в виде генераторов СВЧ 3, например магнетронов или клистронов, установленные на нагревательной плите 4 и источник электроэнергии 5, соединенный электрическим кабелем 6 через коммутатор 7 и трансформатор 8 с ним. Возможно применение и других генераторов СВЧ излучения: ламп бегущей волны (ЛБВ), плоских вакуумных триодов и генераторов на диоде Ганна.
Нагревательная плита 4 выполнена металлической прямоугольной формы. Металл нагревательной плиты: сталь или чугун или алюминиевые сплавы. Источники СВЧ излучения 3 размещены на верхней поверхности нагревательной плиты 4 равномерно, например рядами или в шахматном порядке. Нагревательная плита может быть оборудована в нижней части по периметру гибкими экранами 9 (огнеупорная ткань или щеточной уплотнение) для предотвращения потерь тепла.
Нагревательная плита 4 установлена и закреплена в передней части корпуса 1 в горизонтальном положении. Нагревательная плита 4 может перемещаться вертикально, для ее установки максимально близко к асфальтовому полотну и поворачиваться относительно оси 10 для транспортировки.
Возможен вариант машины (фиг.3) с применением виброплиты 11, соединенной штоком 12 с виброприводом 13 и установленной в передней или средней части корпуса 1 машины в ее нижней части.
Возможен вариант машины (фиг.4) с применением выравнивающего покрытие устройства 14 (преимущественно катка), установленного за корпусом 1.
Виброплита 11 может быть выполнена в поперечном сечении плоской или цилиндрической формы (фиг.5…8). При этом возможны варианты исполнения в форме части толстостенного цилиндра (фиг.5 и 6) или плоской с радиусным cкруглением 15 в сторону движения (фиг.7 и 8).
Ходовая часть 2 может иметь нескольких мостов, но не менее двух, по меньшей мере, один из которых, например, задний выполнен ведущим 16, а другой управляющим 17 с возможностью поворота колес 18 для управления направлением движения машины при работе и транспортировке к месту работы (фиг.1).
Источник электроэнергии 5 (фиг.2, 3 и 11) может быть выполнен в виде дизель-генератора 19 и аккумулятора 20 Дизель-генератор 19 содержит дизель 21 и генератор 22, соединенные валом 23. В систему электропитания входит главный коммутатор 24 для перекоммутации с генератора 22 на аккумулятор 20 и включения конкретных потребителей энергии. Выход из генератора 22 электрическим кабелем 6 соединен с входом в главный коммутатор 24. К выходам из главного коммутатора 24 присоединены все потребители энергии, в том числе источники СВЧ-излучения (магнетроны или клистроны) 3 и привод движения 25, если он выполнен электрическим, например, в виде электродвигателя. Возможно применение в качестве привода движения 25 двигателей внутреннего сгорания.
Схема подъема нагревательной плиты 4 для перегона машины к месту работы приведена на фиг.9.
Управляющий мост 16 имеет рулевую систему 26 (фиг.10), которая кроме колес 18 содержит рулевую тягу 27, шарниры 28, рычаг 29, закрепленный на оси 30, жестко связанной с корпусом 1 и рулевой гидроцилиндр 31 с поршнем 32 и штоком 33, соединенный трубопроводами 34 и 35 с гидрораспределителем 36. Кроме того в состав системы входит гидронасос 37, вход которого трубопроводом 38 соединен с маслобаком 39, а выход - трубопроводом 40 - с гидронасосом 36. Рулевая система 26 имеет контроллер поворота 41 и датчик поворота 42, установленный на рулевой колонке 43, на которой установлено рулевое колесо 44. Датчик поворота 42 электрической связью 45 соединен с входом в контроллер поворота 41, а выход из контроллера поворота 41 оединен электрической связью 45 - с гидрораспределителем 36.
Машина оборудована приводом движения 25 Привод движения 25, как упоминалось ранее, может быть выполнен в виде электродвигателя, соединенного электрическим кабелем 6 с генератором 22 и механически соединенного валом 46 через редуктор 47 (коробку скоростей) и дифференциал 48 с одним из ведущих мостов 16.
В задней части машины может быть установлен каток 49 (фиг.4 и 11), который имеет ось 50 (фиг.7). Ось 50 двумя рычагами 51 крепится к корпусу 1. Для подъема катка 49 при перегоне машины применены гидроцилиндры 52, содержащие поршень 53 и шток 54, который через шарнир 55 прикреплен к рычагу 51. К гидроцилиндру 52 присоединены трубопроводы 56 и 57, другие концы которых соединены с гидрораспределителем 36. Для страховки к отверстию 58, выполненному в рычаге 51 присоединен трос 60, который перекинут через блок 61 и его конец крепится на корпусе 1 (крепление на фиг.11 не показано). Каток 49 в рабочем положении контактирует с асфальтовым покрытием 62 (фиг.11), оказывает на него давление своим весом и выравнивает асфальт. При транспортировке каток 49 поднимается вверх.
Возможны и другие варианты схемы крепления катка 49.
На корпусе 1 установлена кабина 63. (фиг.1) для размещения водителя во время работы и перегона машины. Если в качестве машины использован серийно выпускаемый переоборудованный грузовой автомобиль, то кабина 63 и практически все системы управления и движения остаются без изменений.
Упрощенная электрическая схема машины для ремонта асфальтового покрытия приведена на фиг.12.
Возможен вариант электрической схемы машины с утилизацией тепла (фиг.13). В этом случае электрическая схема энергопитания дополнительно содержит «горячие» 64 и «холодные» спаи 65, соединенные проводами 66 через преобразователь 67 (предназначенного для согласования напряжений термоэлектронного генератора и аккумулятора 20) с главным коммутатором 24 для подзарядки аккумулятора 20.
На фиг.14 и 15 приведены соответственно магнетроны M115-100 и М137.
На фиг.16…16 приведены схемы установки генераторов СВЧ 3 на плите 4. Для этого в плите 4 выполнены сквозные отверстия 68, в которые вставлены генераторы СВЧ 3. К нижней части нагревательной плиты 4 прикреплены конические волноводы 69, имеющие фланцы 70 со сквозными отверстиями 71 для болтов 72 (фиг.16 и 17). Возможно исполнение волновода с втулкой 73, приваренной к нагревательной плите 4. В этом случае нагревательная плита 4 может быть выполнена значительно тоньше (в виде листа). Это уменьшит вес машины.
В электрической схема машины могут быть предусмотрены датчики контроля температуры под нагревательной плитой и датчики измерения расстояния между нагревательной плитой и асфальтовым покрытием. На фиг.19 приведена схема контроля и автоматического управления температурой в зоне нагрева асфальта. Эта система содержит по меньшей мере один датчик температуры 74, соединенный электрической связью 75 с коммутатором 8. На фиг.20 приведена схема контроля зазора h между нагревательной плитой 4 и асфальтовым покрытием 62. Эта схема содержит датчик контроля зазора 76 соединенный электрической связью 25 с блоком управления 77, который электрической связью 75 соединен с приводом перемещения 78.
Машина работает следующим образом.
Машина устанавливается на одну полосу в нижнем положении корпуса 1 и включают дизель-генератор 18. С генератора 22 через трансформатор 7 и коммутатор 8 по электрическому кабелю 6 напряжение подается на СВЧ-генераторы 3. Излучение прогревает асфальтовое покрытие 17 на глубину 10-20 см и расплавляет старый асфальт. Одновременно напряжение по электрическому кабелю 6 подается на привод движения 26, который через вал 46, редуктор 47 и дифференциал 48 передает момент на ведущий мост 16.
В случае применения схемы с утилизацией части тепла (фиг.12) термопары «горячих» спаев 64 размещают на нагревательной плите 4, а термопары «холодных» спаев 65 в задней части корпуса 3. Образовавшаяся ЭДС создает дополнительный ток, который по электрическим проводам 66 поступает сначала в преобразователь 67, а потом через главный коммутатор 24 в аккумулятор 20 для его подзарядки. Это существенно повышает КПД машины.
Ориентировочные характеристики машины:
Грузоподъемность
5 т
Мощность дизель-генератора
100…400 Вт
Напряжение
220 или 380 В
Частота тока
50 Гц
Мощность одного магнетрона
5 Квт
Число магнетронов
20…80
Скорость ремонта асфальта
1 км/час.
Применение полезной модели позволило:
- спроектировать и быстро изготовить машину для ремонта асфальтового покрытия на базе любого серийно-выпускаемого грузового автомобиля,
- увеличить скорость выравнивания асфальтового покрытия до 1 км/час и более,
- уменьшить затраты энергии и топлива на подогрев асфальта,
- обеспечить экологичность процесса ремонта асфальтового покрытия исключив влияние ремонта на окружающую среду вследствие отсутствия открытого огня и исключения горения компонентов асфальта,
- уменьшить вес машины,
- обеспечить безопасность труда и комфортность работы дорожных рабочих.