KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE

PredavanjaVIII semestar

ARHITEKTONSKO-GRAĐEVINSKI FAKULTETGrađevinski odsjek

9. PROIZVODNJA ASFALTNE MASE

2

Asfaltne mješavine po vrućem postupku se proizvode na asfaltnim postrojenjima tako što se kameni materijal zagrijava, suši i mješa sa bitumenom u određenim odnosima pri definisanoj temperaturi i brzini mješanja. Asfaltne baze mogu biti:• stacionarne• mobilne.Po načinu proizvodnje, u zavisnosti od načina doziranja materijala, zagrijavanja i miješanja asfaltne baze se dalje dijele na:•. Asfaltne baza sa diskontinualnim procesom proizvodnje, gdje se doziranje i mješanje obavlja sa prekidima (tzv.mješunzi) i•Asfaltne baza sa kontinualnim procesom proizvodnje, gdje se doziranje po zapremini i mješanje obavljaju neprekidno. Postoje dva tipa ovih baza, jedan sa sistemom za rasijavanje, vrućim bunkerima i mješalicom i drugi bez sistema za rasijavanje, vrućih bunkera i mješalice (gdje se zagrijavanje agregata dodavanje veziva i mješanje obavlja u jednom bubnju).

Kapacitet asfaltnih baza se kreće od 30 t/h (mobilne) pa do 400 t/h. Baze srednjeg kapaciteta, koje su uobičajene kod nas, imaju kapacitet od 100 do 200 t/h.

U Evropi se uglavnom primjenjuju asfaltne baze sa diskontinualnim procesom proizvodnje, osim u Francuskoj, koja isključivo upotrebljava baze sa kontinualnim načinom proizvodnje.

Asfaltnu bazu treba tako locirati da transport agregata i gotove asfaltne mješavine bude što kraći. Najcjelishodnije je postavljanje asfaltne baze na izvorištu materijala (u kamenolomu, separaciji ili uz želj.stanicu, tako da troškovi snabdijevanja materijalom budu minimalni.

3

KOMPONENTE ASFALTNE BAZE

PREDOZATORI

FILTERI

BUBANJ ZA SUŠENJE I ZAGRIJAVANJE

TANKOVI ZA BITUMEN

TANKOVI ZA FILER VIBRACIONA SITA

MJEŠALICA

BUNKER ZA ASFALT

KONTROLNA KABINA

ELEVATOR

BUNKER ZA VRUĆI AGREGAT

5

PREDDOZATORITo je sistem metalnih silosa u nizu ispod kojih je zbirna transportna traka. Otvaranje i zatvaranje silosa je automatsko, doziranje se obavlja mjerenjem zapreminskog protoka a tolerancija mase u hranjenju trake treba da bude oko 1%. Željena količina pojedinih frakcija dobija se podešavanjem veličine otvora preddozatora u kombinaciji sa brzinom trake. Kod novih vrsta baza doziranje se vrši po masi, ugrađivanjm sistema protočnih vaga koje se montiraju ispod izlaza iz koša preddozatora.Broj preddozaotra zavisi od kapaciteta asflatne baze kao i od vrsta mješavina koje će se proizvoditi. Broj predozatora treba uvijek prilagoditi broju i vrsti frakcija koje će se koristiti u proizvodnji. Baza srednjeg kapaciteta mora da ima minimalno pet preddozatora.

6

BUBANJ ZA SUŠENJE i ZAGRIJAVANJEBubanj je od čeličnog lima, iznutra obložen vatrostalnim materijalom koji u toku rada rotira oko podužne osovine. Nagnut je prema onom kraju gdje se nalazi gorionik, tj. gdje izlazi zagrijani agregat. Dimenzije bubnja zavise od kapaciteta baze, načina pokretanja i vrste gorionika (obično dužine do 10 m i prečnika do 2,5 m).Kameni agregat se pomoću transportne trake ubacuje u gornji (viši) dio bubnja i pomjera naniže, zahvaljujući laganom okretanju bubnja oko podužne osovine i spiralnim rebrima u unutrašnjosti bubnja. Smjer kretanja agregata je suprotan od smjera strujanja toplog vazduha iz gorionika.Proces sušenja agregata prevashodno utiče na kapacitet baze. Sušenje i zagrijavanje agregata je najskuplja operacija u proizvodnji asfaltne mješavine. Zagrijani agregat izlazi na nižem kraju bubnja gdje ga prihvaća vertikalni elevator i sistemom neprekidnih posuda podiže do sistema za prosijavanje.

7

FILTERI – UREĐAJI ZA OTPRAŠIVANJEU bubnju za sušenje, tokom rada, postoji jako strujanje toplih gasova, koje nastaje zbog uduvavanja vazduha. Ovo strujanje povlači sa sobom dio finih čestica do 0,5 mm iz mineralne mješavine u količini do 8% ukupne mase, koji su opasni zbog zagađenja okoline ako se izbacuju u atmosferu. Zbog toga se na mjestu izlaska gasova iz bubnja postavljaju uređaji za otprašivanje. U tim uređajima pokrenute čestice prašine se smiruju, talože i zadržavaju u asfaltnom postrojenju.Prva faza otprašivanja na asfaltnim bazama jeste izdvajanje čestica iz izlaznoggasa. Druga faza jeste odstranjivanje izdvojenih čestica sa taložnih površina, dok se u trećoj fazi izdvojene čestice odvode u silos ili transportere prema proizvodnji.

Pošto se koncentracija prašine u izlaznom gasu kreće i do više hiljada puta većom od dozvoljene emisije, potrebno je uraditi tretiranje izlaznog gasa na neki od postojećih načina. Na asfaltnim bazama novije generacije su iz više razlogamontirana dvostepena prečišćavanja –otprašivanja –izlaznog gasa, s obzirom da primarni separatori ne mogu sa dovoljnom efikasnošću da izdvoje čvrste čestice prašine male granulacije, potrebno je u sistem ugraditi i drugostepenootprašivanje, tzv. sekundarni separator, a to je uglavnomvrećasti filterski separator, koji opet zbog zaštite sistemaotprašivanja od intenzivnog habanja površina vreća grubljimi većim česticama zahteva predotprašivanje primarnimseparatorima.

8

Primarni separatorSluži da odmah po izlasku smješe čvrstih čestica, vodene pare i produkata sagorjevanja iz rotacionogbubnja za sušenje mineralnih agregata odvoji grublje-krupnije čestice (od 10 μm do 40 μm u prečniku) u cilju što efikasnijeg otprašivanja i recikliranja prašine sekundarnim separatorom bezgubitka na kvalitetu asfalta i zaštite sekundarnog kolektora od intenzivnijeg habanja usljed većegranulacije zrna pri velikim brzinama kretanja čestica. U primarni kolektor ulaze i odbjegle česticekoje se ventilatorom uduvavaju iz sistema vaga sopstvenog i tuđeg punila.Suvi primarni kolektori koji se koriste na asfaltnim bazama:• Taložne komore - energija kretanja čestica ispod veličine gravitacione sile se umanjuje i tako

izazove njihovo taloženje na dno otprašivača. Mogućnost odvajanja čestica veličine preko 40 μm, a specijalno konstruisane komore mogu da odvoje i čestice veličine 10 μm,

• Separatori sa perforiranim limom - redukcija energije ili brzine kretanja čestica metalnimpregradama o koje čestice udaraju i time gube na brzini,

• Ciklonski separatori većih prečnika - efektivni za odvajanje čestica većih od 10μm. Gas sa česticama dobija ubrzanje ulazeći tangencijalno u separator i krećući se spiralno na čestice prašine deluju centrifugalne sile koje teže da izbace čestice iz ciklona. Pošto je ciklon ograničen metalnompovršinom plašta, čestice se u spiralnom kretanju taru o zid ciklona i klize ka dnu,

• Multiciklonski separatori - veći broj ciklona manjeg prečnika (150-230 mm) povezan u jednucelinu-bateriju radi povećanja efikasnosti. Stepen efikasnosti odvajanja čestica veličine 5-10 μm se kreće i do 90%.

9

Sekundarni separator

Sekundarni separatori na asfaltnim bazama služe za otprašivanje-odvajanjeizlaznog gasa od čestica prašine koje ne zadrže primarni separatori, i da dovedu emisijučvrstih čestica u izlaznom gasu u propisima tražene okvire ( Zakon o zaštiti životne sredine i Pravilniko graničnim vrednostima emisije, načinu i rokovima merenja i evidentiranja podataka ).

Za asfaltne baze i bubnjeve za sušenje je to maksimalna emisija čvrstih čestica <20 mg/m3 vazduha.Sekundarni separatori mogu biti:1.Mokri separatori:

• tuš tornjevi• vodeni cikloni,• Venturi skruberi

2.Suvi separatori :• vrećasti filteri

10

Mokri separatori pored čestica prašine, iz gasova izdvajaju i neke štetne gasove kao što su NO2, ugljovodonici, zapaljive i eksplozivne čestice. Pored toga, prednosti su im i niska cijena, prosta konstrukcija i visok stepen efikasnosti (do 99%), kao i hlađenje vrelih gasova.Sve vrste mokrih separatora rade na principu ovlaživanja čestica prašine (čestice prašine se lijepe zakapljice), čime se dobija kombinacija kapljica-čestica koja je veća i teža od same čestice i zbog toga gubi svoju energiju kretanja i usljed gravitacione sile odlazi kroz otvor separatora na dnu.Najveći nedostatak mokrih separatora je taj što se izdvajanjem čestica prašine vodom dobija otpadna voda zagađena prašinom alkalnog porekla, čime se jedna vrsta zagađenja zamjenjuje drugom. Da bi se tako zagađena, izrazito alkalna voda (pH vrednost preko 10), pustila u recipijent, mora prethodno biti tretirana na neki od načina neutralizacije i separacije od prašine, čime se povećavaju troškoviproizvodnje. Sa druge strane, tako separisana prašina se deponuje u lokalu, a da bi se dalje koristila ilivraćala u proizvodnju, mora biti termički tretirana da bi joj se oduzela vlažnost. Sljedeći nedostatakmokrih separatora je visoka mogućnost korozije usled djelovanja vode na metalne dijelove separatora. Zatim je potrebno rešenje o zaštiti od zamrzavanja i konačno, potreba za većom količinom energije je veoma visoka.Suvi separatori:Sitnije čestice u struji zagrijanog gasa koje nisu zadržane u primarnom kolektoru odvajaču, ulaze u komoru otprašivača sa sistemom specijalno konstruisanih vreća kroz koje prolazi gas, a čestice prašine ostaju zadržane usljed trenja na spoljnoj (ili unutrašnjoj - u zavisnosti od konstrukcije sistemaotprašivanja) strani vreće, gdje vremenom stvaraju sloj prašine koji u principu i zadržava čestice, ali kada pređe određenu debljinu i gustinu sprječava dalje odvajanje čestica prašine od gasa, te samimtim i proces odvajanja čestica od zagrejanog otpadnog izlaznog gasa.

11

Otprašivanje

74 mikronaCiklonski (80-90%)

30 mikronaVišekonusni (80-90%)

10 mikronaPo vlažnom postupku(90-96%)

5 mikronaFabrički filter kolektor

1 mikron

Vrećasti filterski otprašivači se izvode u više varijanti, a uobičajena podjela je prema:1.obliku vreća:

-vrećasti filterski sistemi sa vrećama u obliku koverti-vrećasti filterski sistemi sa vrećama u obliku rukava

2.sistemu otresanja prašine sa vreća:-mehanički-prodrmavanjem (čekići),-povratni vazduh (promjena smera kretanja vazduha posebnim ventilatorom),-pulse-jet, t.j. udarom komprimovanog talasa vazduha,-sonično otresanje (akustične vibracije)-novija tehnologija (obično se koristi da poboljšaotresanje mehaničko ili sa povratnim vazduhom)

3.položaju ventilatora:-pritisni vrećasti filterski sistemi (ventilator je na «prljavoj» strani sistema, pritiska gas u otprašivač)-vakuumski vrećasti filterski sistemi (ventilator je na «čistoj» strani sistema, isisava gas iz otprašivača, vakuumski)

12

SITA I BUNKERI ZA VRUĆI AGREGATPoslije sušenja i zagrijavanja do potrebne temperature, agregat se prihvata elevatorom i podiže do uređaja u kome se frakcije ponovo razdvajaju. Ovaj uređaj se sastoji od sistema vibracionih sita (3 do 5) i bunkera za svaku frakciju prosijanog agregata. Rastavljanje zagrijane mješavine na frakcije se obavlja zato što frakcije na deponijama obično nemaju konstantan granulometrijski sastav. Za podjelu agregata na specifične veličine frakcija, prema laboratorijskim sitima, sita na bazi su većih otvora – zbog nagiba sita a i kretanja agregata po situ. Svaki tip baze ima definisane odnose sita. Prosijavanjem mineralne mješavine na vibracionim sitima dobijaju se nove frakcije, koje su čistije, sa malo nadzrna i podzrna i bez prašine na zrnima.Iz svakog vrućeg bunkera, kroz poseban otvor sa automatskim zatvaračima, agregat se ispušta na vagu (centaralni boks) i automatski odmjerava potrebna količina svake frakcije. Tako se dobija mineralna mješavina predviđenog sastava koja se slobodnim padom ili transporterom izručuje u mješalicu.

13

14 mm

11 mm

5 mm

3 mm

0/22/4

4/88/11

PROSIJAVANJE

Otvor laboratorijskih

sita

Otvor sita na bazi

2 3

4 5

8 11.2

11.2 14

16 19

22.4 26

31.5 35.5

14

CISTERNE ZA BITUMENCisterne za bitumen se grade od visokokvalitetnih čeličnih panela u različitim oblicima i veličinama. Izolovane su veoma otpornom staklenom vunom i obložene aluminijskim panelima. Standardno su opremljene pokazivačima nivoa, termometrima i cijevima za međusobno spajanje.Bitumen se lageruje u stacionarne cisterne koje su snabdjevene sistemom za grijanje. Zagrijavanje bitumena se postiže kruženjem vrelog mineralnog ulja (postojano i do 300 °C) kroz sistem cijevi za zagrijavanje. Vezivo se iz cisterni uzima zapreminskom rotacionom pumpomBitumen, u principu, teče neprekidno između asfaltnog postrojenja i cisterne, kroz cijevi za dogrijavanje, sa automatskim vraćanjem u slučaju zastoja u radu baze.

15

SILOSI ZA KAMENO BRAŠNO

Sve asfaltne baze imaju metalne silose za smještaj kamenog brašna, koje se doprema auto-cisternama. Posebno je odvojen silos za povratno kameno brašno. Kameno brašno iz silosa se dovodi do vage za kameno brašno pomoću pužnog transportera.

MJEŠALICEAsfaltne baze najčešće imaju mješalicu sa dvije horizontalne osovine sa lopaticama a razlikuju se prema obliku suda mješalice, obliku i nagibu lopatica i brzini okretanja. Mješalica se na donjoj strani otvara radi ispuštanja gotove asfaltne mase.

16

SILOS ZA ASFALTNU MJEŠAVINU

Proizvedena asfaltna mješavina se lageruje u silosu. Kapacitet silosa je različit i određuje se na osnovu prirode posla i kapaciteta postrojenja. Pri montiranju silosa treba voditi računa da visina gabarita ne bude nepotrebno veća od visine kamiona kako ne bi došlo do segregacije asfaltne mješavine prilikom pada sa veće visine u sanduk kamiona.

17

KONTROLNA KABINAKod savremenih asfaltnih baza posebna pažnja je posvećena komandnim uređajima. Rukovođenje može biti poluautomatsko ili automatsko. Na taj način se dobija potpuna kontrola proizvodnog procesa i smanjuje mogućnost ljdske pogreške.

18

PROIZVODNI PROCES

TemperatureTemperature agregata, bitumena i asfaltne mješavine određene su specifikacijama. To su optimalne temperature pri kojima se postiže najbolji kvalitet asfaltne mješavine, dobro obavijanje zrna agregata bitumenom, homogenost mješavine, dobro ugrađivanje i zbijanje. Temerature u proizvodnom procesu zavise od vrste upotrebljenog bitumen, koji određuje maksimalnu temperaturu zagrijavanja agregata, jer agregat učestvuje u mješavini sa 90% mase a kameno brašno se ne zagrijava.

Preddoziranje i zagrijavanjeNa osnovu učešća agregata u mineralnoj mješavini koji je definisan u prethodnom sastavu asfaltne mješavine, agregat sa deponije se dozira pomoću preddozatora. Frakcije agregata iz svih preddozatora padaju na zbirnu transportnu traku i uvode u bubanj za zagrijavanje i sušenje. Osušen i zagrijan, agregat se iz bubnja vrućim elevatorom podiže do sistema za prosijavanje gdje se rastavlja na predviđeni broj vrućih frakcija koje padaju u bunkere ispod sita.

DoziranjeNa osnovu radne recepture mjeri se potrebna masa svake frakcije iz vrućeg bunkera i ispušta u centaralni bunker, tj.sud za mjerenje. Registruju se pojedinačne mase svake frakcije i njihov kumulativni iznos. U isto vrijeme na vagi za kameno brašno odmjeri se potrebna količina nezagrijanog brašna koje se transportuje na vagu iz silosa preko pužnog transportera.Količina potrebnog bitumena se odmjerava i registruje na vagi za bitumen. Zagrijano vezivo se dozira po masi ili zapremini (češće) – izlivanjem putem pumpe u sud za mješanje.

19

MješanjeOtvaranje centralnog bunkera predstavlja početak suvog mješanja mineralne mješavine pri čemu izmjereni agregat pada u mješalicu, čije su osovine i lopatice u neprekidnom radu. Po završenom izručenju agregata odmah se dodaje kameno brašno. Ovo vrijeme suvog mješanja ne bi trebalo da bude duže od 15 do 20 sekundi, zavisno od baze.Mokro mješanje počinje startom ubrizgavanja bitumena i traje do otvaranja mješalice, odnosno do ispuštanja gotove asfaltne mase. Najbolji i najekonomičniji način dodavanja bitumena je tzv. atomizer, koji pod visokim pritiskom raspršuje vezivo u vidu spreja. Faza dodavanja bitumena ne treba da traje duže od 15 sekundi.Vrijeme mokrog mješanja treba da traje najkraće što je moguće a da se pri tome ostvari zadovoljavajući kvalitet mješavine. U praksi, ciklus ukupnog mješanja traje od 40 do 50 sekundi, a to je vrijeme između dva otvaranja mješalice.Po završenom mješanju dno mješalice se otvara i sadržaj izručuje u topli silos za asfaltnu masu.U slučaju da baza ima pokretnu korpu, masa iz mješalice se izručuje u pokretnu korpu koja se podiže u silos za gotovu mješavinu.

Ispitivanje i kontrola proizvodnje asfaltne mješavineProizvodnja asfaltne mješavine neprestano se kontroliše:• vizuelnim pregledom• mjernim instrumentima• ispitivanjem uzoraka u laboratoriji.Pri spoljnjem izgledu mješavine može se lako uočiti da li je temperatura odgovarajuća:• Pregrijana asfaltna mješavina ispušta plavi dim• Oštar vrh kupe utovarene mase u kamion ukazuje na nedovoljnu temperaturu• Mješavina nije sipka i može imati neobavijenih zrna – nedovoljna temperature mješavineUprkos mjernim instrumentima, proizvedenu masu u svakom trećem mješungu treba ispitati ručnim termometrom.

20

21