"Забирай свой самовар", или история о том, как делается асфальт.

Добрый всем день/ночь/утро!

Сегодня хотел бы немного отступить непосредственно от автомобилей, и посвятить Вас, дорогих читателей моего потока бреда, в область непосредственно связанную с автомобилями — дорожное строительство.
А конкретно — изготовление асфальтобетонных смесей, которые далее, собственно и укладываются верхними слоями на сам объект "дорога".

Для многих людей и автомобилистов, любая дорога это что-то из разряда: вырубил лес, раскатал, сверху бухнул асфальта и погнали.

На самом же деле, все немного сложнее. Самую малость. Я сейчас не буду углубляться в технологии строительства дорожной сети, а расскажу о самом процессе производства асфальта. Если есть интерес к углублению в эту тему, напишите, попробую подготовить более-менее развернутый рассказ.

Итак, начнем с самого основного — что такое асфальт, или правильнее, асфальтобетонная смесь.
Асфальт — природный или искусственный многокомпонентный материал на основе поверхностного (образованного при выходе на поверхность земли) или нефтяного (полученного в результате нефтепереработки и последующей обработки оставшегося в осадке гудрона) битума, содержащего минеральные наполнители — гравий, щебень разных пород, песок.
То есть, грубо говоря, это материал, состоящий в большинстве случаев из нескольких фракций щебня, минеральных заполнителей (пыль, минеральный порошок), битума, адгезионных добавок (волокнистые, жидкие и пр.)

Первые упоминания об использовании природного асфальта для прокладки дорог относятся к XVI веку в Южной Америке. Производство искусственных литых асфальтовых смесей появилось в США только в конце XIX века, чуть раньше пришли битумно-минеральные составы на улицы Европы — в 1830-40 г.г. мощеные тротуары и проезжие части городов Франции, Австрии, Великобритании и России стали заменяться асфальтовыми покрытиями.

Первый пробный и более масштабный опыт асфальтирования провели в Санкт-Петербурге, но только к 80 г.г. новый дорожный материал распространился по другим крупным городам. При этом собственный завод был построен в России не сразу — в течение трех десятков лет прогрессивный тогда продукт закупали за границей.
Пионером в механизированной укладке опять оказалась Америка. Именно здесь для построения дороги впервые применили гудронатор, из которого лился горячий битум. В 20 веке Северная Америка активно стала переходить на бетонные дороги, аналогичная технология активно используется в аэропортах. Сейчас же бетон остался на некоторой части интерстейтов, а обычные дороги все же асфальтируют.

Природный асфальт добывается с редких месторождений — озера Пич-Лейк на территории Тринидада, Мертвого моря в Израиле, провинции Альберта в Канаде, Поясе Ориноко в Венесуэле, штатах США, Иране, на Кубе. Состав включает в себя смесь битумов содержанием до 70%, неорганические включения и органические соединения.

Искусственные асфальтобетонные смеси состоят из двух основных компонентов. В роли вяжущего компонента выступают вязкие, маловязкие или жидкие нефтяные, модифицированные битумы и ПБВ (полимерно-битумные вяжущие). В качестве наполнителей используются щебень/гравий разных фракций от 5-10 мм до 20-40 мм, песок и минеральный порошок для улучшения прочности, вязкости и заполнения пустот.

Асфальтобетон — монолитное дорожное покрытие, полученное путем укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси.

Классификация асфальтобетонных смесей выполняется по остаточной пористости, типу минеральных материалов, их фракции и процентному содержанию, битумному вяжущему и температуре укладки.
Основное разделение АБ — холодные (ниже 80гр), теплые (80-105гр) и горячие (свыше 105гр) типы.

Помимо традиционных и повсеместно применяемых асфальтобетонных смесей (марки I-III и тд) существуют более прогрессивные дорожные материалы, которые отличаются от первых составом и условиями укладки.
К ним относятся:
— Щебеночно-мастичные смеси ЩМА со стабилизирующими добавками — Главной сферой применения щебеночно-мастичных смесей является асфальтирование автомобильных дорог I–III категории, городских улиц с интенсивным движением, а также скоростных трасс с высокой транспортной нагрузкой. Грубо говоря, почти все основное дорожное строительство сейчас использует именно ЩМА.

— Литые асфальтобетонные смеси с увеличенным содержанием битума и минерального порошка — Главной сферой применения являются городские улицы в зоне трамвайных путей, тротуары (реже), мостовое строительство, паркинги, покрытия полов в производственных помещениях, гидроизоляция резервуаров и тоннелей, гидроизоляция «зелёных» кровель и пр.
— Полимерасфальтобетонные смеси с добавлением полимеров (эластомеров).
— Цветные горячие и холодные смеси с красящими пигментами — для парков, тротуаров и пр.
— Стеклоасфальтобетонные смеси с включением стеклянного боя — у нас практически не используется.
— Резиноасфальтобетонные и резиновые дренирующие смеси с резиновой крошкой и полимерными добавками.
— Сероасфальтобетонные смеси с присутствием технической серы.
Каждый вид материала имеет конкретную область применения, обусловленную характеристиками и эксплуатационными свойствами получаемого покрытия.

Итак, где собственно делается асфальт? Логично — на асфальтобетонном заводе. Для тех, кто в первый раз от меня слышит, что мы продаем и строим асфальтобетонные ЗАВОДЫ — это шок, и последующий вопрос — как это?

На самом деле, АБЗ (асфальтобетонный завод) — это не здание, а всего лишь металлическая конструкция, которая возводится на открытом воздухе. Производит это оборудование от 30 (старые советские заводы и дешевейшие китайские) до 400 тонн готовой смеси в час! Во многих странах из-за требований по экологии (которые у нас тоже существуют, между прочим) заводы закрываются снаружи специальным "корпусом", который снижает попадание пыли и прочих выбросов в окружающую среду.

Хочу отметить сразу, что да, производство асфальта — пыльное дело, и полностью его "обеспылить" невозможно просто из-за использования в производстве минеральных компонентов.
Основные шаги производства любой асфальтобетонной смеси — подготовка компонентов, нагрев, дозирование и взвешивание, смешивание и отправка на хранение в бункер. Изготовление выполняется на стационарных и мобильных (располагаемых вблизи участка дорожного строительства) заводах.

Заводы же, в свою очередь, делятся по принципу работы — циклического или непрерывного действия.
На циклических заводах асфальт производится по циклам — один замес=один цикл длительностью от 45 до 90 секунд. Непрерывный же завод производит асфальт единым непрерывным процессом благодаря специальной конструкции барабана, который одновременно и греет и смешивает минералы с битумом. Второй тип заводов является более требовательным к качеству исходных материалов, и не обладает достаточной гибкостью производства для оперативного перехода с рецепта на рецепт.

Так же заводы можно разделить по уровню их мобильности. Обычно, это мобильные и стационарные. Логично, что мобильные установки — те, где все компоненты смонтированы на собственных шасси. Стационарные — которые собираются на месте.

Но, как и со смешением классов автомобилей, можно условно внести под-классы. Например, ультрамобильные установки, где все основные узлы и механизмы монтируются без крана, благодаря собственной системе гидравлики, поднимающей основные узлы. И стационары, так же могут быть легковозводимые — где все основные узлы подходят собираются в модули, подходящие под стандартный транспортный габарит, а на площадке монтируются хоть и с краном, но "кубиками" вроде тетриса, и не на залитый фундамент, а съемные металлические фундаменты.

Итак, мы привезли 30 фур разобранного оборудования на площадку, где клиент уже подготовил фундамент (ну да, конечно), и собрал для сборки команду высококвалифицированных кадров согласно требованиям фабрики-изготовителя. Что дальше? Дальше, согласно паре-тройке тысяче-страничных томов инструкции по сборке, начинается процесс монтажа механики, протягивание кабелей, подключение к сети, газу (или линии подачи дизеля/мазута/сырой нефти/печного топлива и тд.), и завод оживает.

Все тысячи компонентов, деталей, узлов начинают крутиться, вращаться, грохотать, открываться и тд, а компьютерная система управления заводом позволяет подавать в процесс именно столько материала, сколько надо по рецепту.
Стоит заранее сказать, что основная линия технологического процесса выглядит так:
1) Холодные материалы засыпаются в специальные бункеры (каждой фракции — свой), откуда автоматика подает его на собирающий конвейер

2) Стадия предварительной разгрохотки — где небольшим виброгрохотом отсеивается мусор и негабаритные камни и предметы
3) Нагрев и сушка минералов — это здоровенный вращающийся цилиндр, в конце которого стоит мощная горелка (от 7 до 19 МВт), внутри которого установлены специальные лопатки нескольких типов, позволяющие равномерно высушить и нагреть материал до ~160 градусов (или перегрев до ~200 градусов при изготовлении асфальта с содержанием рециклинговой крошки), а далее поднять нагретый материал на верх смесительной башни (на высоту ~35-45 метров) посредством ковшового элеватора.

5) Для строгого соблюдения рецепта, необходимо точное попадание в гранулярный состав — поэтому перемешанный в барабане материал надо разгрохотать, и разделить на 5-6 фракций. Как вариант — если требования не жесткие, хватает предварительной дозировки на питателях, и материал проходит через байпас.
6) Материалы попадают на весы, коих на заводе 3 штуки — весы минеральных компонентов, пыли/порошка и битума. Пыль попадает из узла фильтрации, где оседает в процессе сушки, минеральный порошок (завозной) поступает из отдельного силоса. Соответственно, битум — из собственного битумного хозяйства, где он хранится и нагревается до требуемой процессом температуры.
7) После взвешивания — начинается основное — смешивание. Смеситель — двух (редко трех) вальное устройство, на котором в определенном порядке расположены лопатки, непосредственно смешивающие нагретые компоненты с битумом.

Подготовленные минеральные компоненты подаются в смеситель для «сухого» перемешивания с добавлением минерального порошка и последующим добавлением нагретого битума и смешиванием до однородной смеси. Далее готовая смесь отправляется в накопительный бункер или загружается в самосвалы для транспортировки к месту укладки. Холодную смесь охлаждают и перевозят для хранения на склад.

Современный АБЗ полностью автоматизирован, за все отвечает программа управления заводом, установленная в промышленный ПК, вся проводка в кабине устроена, как и на автомобилях по CAN-шине, и по факту для функционирования установки нужен 1 оператор, 1 водитель погрузчика и 1 разнорабочий.

Ниже можно посмотреть пару наглядных мультиков, как же работает современный АБЗ на примере наших MARINI.

Разумеется, любой АБЗ — вещь не вечная. Все узлы работают в сложных условиях — высоких температурах и диком абразивном износе от минеральных компонентов. К примеру, все внутренние детали, имеющие контакт с потоком щебня имеют сменную листовую броню из стали HARDOX и прочих. Заводы, которые работают с рециклингом, а соответственно, с перегревом материала, оснащены гораздо более прочной броней с применением карбона. В среднем, детали смесителя держатся 250-300 тысяч произведенной продукции. Остальное — по разному. Средний срок службы завода до кап ремонта — около 1 миллиона тонн смеси.

Если интересна тема дорожного строительства, задавайте вопросы, буду рад рассказать и показать, что могу)
Традиционно, лайк/шер/репост, если понравилось)