Как правильно выбирать асфальтоукладчик

Как известно, основное назначение укладчика — раскладывать асфальтобетонную смесь слоем заданной толщины, требуемой ширины, с необходимой ровностью поверхности и высоким качеством предварительного уплотнения смеси. Его конструктивное устройство, технологические особенности работы, наличие тех или иных стандартных или специальных узлов, механизмов и приспособлений, непрерывное совершенствование конструкции — все это подчинено реализации и обеспечению заданных параметров и качеств покрытия. Состоит укладчик из двух основных агрегатов — тракторного колесного или гусеничного модуля и рабочего органа, шарнирно прикрепленного к тракторному модулю и потому свободно «плавающего» в вертикальной плоскости. В состав самонивелирующегося рабочего органа, как правило, входят трамбующий брус и выглаживающая плита статического или вибрационного типа. Тракторный модуль осуществляет перемещение укладчика, принимает смесь из автосамосвала в свой бункер, с помощью цепного питателя подает ее к рабочему органу, вблизи которого смесь винтовым шнеком распределяется на всю ширину укладки. Все это выполняется с определенной рабочей скоростью движения укладчика. На ходу же с помощью трамбующего бруса происходит формирование слоя смеси заданной толщины (об этом не следует забывать), дополняемое его первичным или предварительным уплотнением. Следом выглаживающая плита выравнивает поверхность уложенного слоя подобно столовому ножу, распределяющему равномерно масло на бутерброде. Если плита вибрационная, процесс выравнивания и выглаживания несколько облегчается с дополнительным подуплотнением смеси. Все это более или менее хорошо известно большинству дорожников. Правда, они иногда недостаточно осведомлены о некоторых специфических особенностях и нюансах отдельных образцов и моделей укладчиков, выпускаемых разными фирмами и заводами. А последние порой оперативно внедряют важные конструктивные и технологические изюминки и «ноу-хау». Российскому дорожнику полезно знать о них при выборе интересующего образца техники. Ходовая часть. Гусеничные машины — более тяжелые и менее маневренные, имеют меньшую транспортную скорость. Но зато они обеспечивают лучшую ровность покрытия, большую стабильность и устойчивость в работе за счет своего веса и более высокого тягового усилия, лучше работают на относительно слабых дорожных основаниях, чем колесные укладчики. Как правило, широкозахватные машины с шириной укладки более 7 м имеют гусеничный ход. Правда, многие малогабаритные — или, как их называют, тротуарные укладчики тоже оборудуются гусеницами, чтобы избежать возможного при колесном ходе пробуксовывания вследствие малого веса машины. Колесные укладчики хороши и полезны в городских условиях, где очень ценится возможность быстрой переброски на соседний участок или объект. �меют одну неприятную особенность — пробуксовывание. Причем это происходит с укладчиками, имеющими как одну пару больших приводных пневмоколес, так и две, особенно в момент толкания разгружающегося тяжелого автосамосвала. Несколько улучшает тяговые свойства укладчика дополнительный привод одной из двух пар обрезиненных колес под бункером, который стали устанавливать некоторые фирмы на отдельных образцах. Бункер. Как правило, емкость бункера укладчика назначают равной емкости кузова используемого среднего самосвала, т. е. грузоподъемность должна составлять 10—13 т. Это удобно и полезно для эффективного использования транспорта. � лишь у малогабаритных тротуарных моделей емкость бункера снижена до половины. Также важным элементом бункера являются складывающиеся гидравликой к продольной оси укладчика боковые стенки. Это необходимо не только для уменьшения транспортной ширины укладчика, но и для подачи к питателю смеси, остывающей на «периферии» бункера. Технологические правила не рекомендуют часто «хлопать» боковыми стенками. Если это делать после каждого выгруженного самосвала, можно «прохлопать» качество покрытия, связанное с возможной сегрегацией крупных частиц смеси. Питатель и винтовой шнек. Они должны непрерывно подавать смесь к рабочему органу и равномерно распределять ее по ширине укладываемой полосы. Для качества покрытия одинаково плохо и малое, и большое количество смеси в шнековой камере. Недостаток смеси ведет к снижению заданной толщины слоя, а ее избыток — к нарушению равновесия сил, действующих на рабочий орган, изменению угла атаки выглаживающей плиты и, как следствие, к появлению неровностей на покрытии. Поэтому очень важно, чтобы левые и правые половины питателя и шнека имели раздельный и независимый друг от друга привод, что позволит легче управлять поступающим в шнековую камеру количеством смеси. �ногда даже полезно иметь регулировку скоростей левого и правого питателя и шнека. Следует обязательно предусматривать возможность удлинения элементов винтового шнека и устанавливать их в случае увеличения ширины укладки. Практический опыт показывает, что укороченный винт не может полноценно заполнять края полосы укладки, из-за чего приходится часто переполнять смесью основную часть шнековой камеры с нарушением упомянутого равновесия сил и, соответственно, появлением неровностей на дорожном покрытии. Очень ценным качеством укладчика является возможность вертикальной регулировки положения винтового шнека в зависимости от толщины укладываемого слоя. Совершенно очевидно, что для устройства ровных тонкого или толстого слоев требуется разное количество смеси перед рабочим органом. Это как раз и обеспечивается соответствующим смещением шнека в вертикальной плоскости перед началом работы укладчика. Рабочий орган. Это главное «действующее лицо» на укладчике. Он прежде всего обеспечивает заданную ширину устраиваемого покрытия. Современные образцы укладчиков в большинстве своем имеют рабочий орган, раздвигаемый гидравликой на ширину от 2 до 6 м. Укладка на ширину свыше 4,5 м производится за счет механически прикрепляемых секций-вставок. Такое решение обусловлено необходимостью придать рабочему органу хорошую горизонтальную и вертикальную жесткость, которая оказывает позитивное влияние на ровность покрытия. По этой же причине на широкозахватных образцах (раскладка на 8—9 и до 15—16 м) вообще не используется гидравлическая раздвижка, несмотря на ее несомненные технологические удобства и достоинства. Ширина укладки асфальтобетонной смеси в покрытие на дорогах общегосударственной сети России регламентирована требованиями СНиПа 2.05.02-85 к основным параметрам проезжей части и обочины. У подрядчика — в зависимости от категории дороги и количества полос движения транспорта на ней — может возникнуть потребность устраивать покрытие сразу на всю ее ширину или отдельными соседними полосами следующих стандартных размеров (с учетом или без учета укрепленной части обочины, в метрах): 3; 3,5 (3 + 0,5); 3,75; 4 (3,5 + 0,5); 4,5 (3,75 + 0,75); 4,75 (3,75 + 1); 6; 7 (6 + 2 х 0,5); 7,5 (2 х 3,75); 8 (7 + 2 х 0,5); 9 (7,5 + 2 х 0,75); 9,25 (7,5 + 1 + 0,75); 11,25 (3 х 3,75); 13 (11,25 + 1 + 0,75); 15 (4 х 3,75); 15,75 (15 + 0,75); 16 (15 + 1) и т. д. Здесь 0,5; 0,75 и 1 м — ширина полосы укрепленной обочины для дорог разных категорий, которая зачастую устраивается вместе со слоем основного покрытия, а 3; 3,5 и 3,75 — ширина полосы движения транспорта на дорогах разных категорий. В городских условиях устройство покрытий имеет свою специфику, связанную с отсутствием обочин и наличием тротуаров, бордюров и т. п. Однако их ширина остается кратной ширине полосы движения автомобильного транспорта и может иметь несколько таких полос в каждом направлении движения. Поэтому наиболее крупные современные асфальтоукладчики способны раскладывать смесь на загородных магистралях, аэродромах, городских проспектах и площадях с шириной захвата до 15—16 м. Если ведется новое строительство или полная реконструкция дороги, в выборе укладчика лучше ориентироваться на максимально потребную ширину укладки, чтобы избежать продольных стыковочных швов, служащих источником начального разрушения покрытия. При ремонте или обновлении покрытий на эксплуатируемых дорогах целесообразен более дешевый укладчик с шириной укладки не более 4,5 м. 5—6 лет назад Госстрой РФ определил ориентировочную для дорожной отрасли потребную структуру укладочной техники в зависимости от ширины устраиваемой полосы: от 9 до 12 м — 10%, от 7 до 7,5 м — около 35% и до 4,5 м — примерно 55%. Современные укладчики реально способны укладывать слои смеси толщиной от 15—20 мм (хотя в паспортах часто могут быть указаны 5—10 мм) до 250—300 мм, а отдельные мощные и крупные модели — даже до 400—500 мм (такими слоями чаще всего укладывают в основание «тощий» бетон). В России же превалирует укладка асфальтобетона слоями 40—60 мм (верхний слой покрытия), 80—100 мм (нижний несущий слой) и в редких случаях 120—150 мм. При этом российские строители не часто отваживаются на устройство столь толстого слоя, полагая, что, чем он тоньше, тем более ровным будет покрытие. � поэтому на практике нередко вместо укладки одного слоя — например, 10—14 см — выполняют устройство двух слоев 5 + 5 (или 6 + 4) и 7 + 7 (или 8 + 6) см. А между тем, при правильно настроенном укладчике, хорошо организованной доставке смеси, грамотном подборе катков по типу смеси, толщине слоя и погодным условиям и при эффективной технологии уплотнения ровность покрытия из толстого слоя бывает не хуже требуемой по дорожному СНиПу. К тому же, укладка сразу толстого слоя вместо двух тонких более эффективна из-за большей продолжительности остывания смеси и ее уплотнения катками. Очень важным качественным показателем рабочего органа и укладчика в целом является возможность предварительного уплотнения асфальтобетонной смеси, ибо от этого зависят не только подбор необходимых типов и количества катков для последующей ее укатки, но и технологические приемы выполнения этой важной и сложной операции. На протяжении десятков лет использования асфальтоукладчика его рабочий орган в части уплотняющей способности постоянно видоизменялся и совершенствовался. Первые его образцы в качестве уплотняющего органа имели трамбующий брус в виде скошенной планки или «заостренного ножа» с размером ударного «носика» всего 6—10 мм (по ходу укладчика). При вертикальном ходе 2—3 мм, частоте ударов около 1500 в мин. и скорости укладки примерно 3 м/мин. такой трамбующий брус после каждого своего удара смещался вперед вместе с укладчиком всего на 2 мм, т. е. по одному и тому же месту смеси он наносил не более 3—5 ударов. С увеличением же скорости укладки количество ударов по месту становилось еще меньше. А этого, как показали практический опыт и исследования, явно мало для эффективного уплотнения смеси. Вот почему старые модели укладчиков с подобным трамбующим брусом и со статической выглаживающей плитой (вибрационная несколько повышает плотность смеси) не могли обеспечить коэффициент уплотнения выше 0,85—0,87. �зменение размера трамбующего «носика» или «башмачка» до 22—24 мм с одновременным повышением частоты ударов до 1700—1800 в мин. позволило увеличить количество ударов до 10—14 на скорости укладки 3 м/мин. и до 6—8 на 5 м/мин. Затем был увеличен ход трамбующего бруса до 3—4 мм (для тонкого слоя) и до 6—8, а в некоторых случаях до 9—12 мм (толстые слои). Выглаживающая плита стала вибрационной, что облегчило процесс выравнивания поверхности покрытия и несколько повысило качество уплотнения. В итоге укладчик с более совершенным трамбующим брусом и выглаживающей виброплитой стал способен предварительно уплотнять горячие асфальтобетонные смеси до 0,92—0,93 (пластичные песчаные и малощебенистые) и даже до 0,96—0,97 (жесткие многощебенистые после укладчика Титан 410С фирмы АБГ на первых его испытаниях в СССР в районе г. Оренбурга). Казалось бы, ощутимый прогресс налицо, однако немецкие фирмы АБГ и «Фегель» предприняли новые и, главное, успешные попытки дальнейшего усовершенствования уплотняющей части рабочего органа. В частности, АБГ вместо одного трамбующего бруса стала устанавливать два и готова была монтировать и большее их количество. Однако возникла проблема надлежащего выравнивания поверхности хорошо уплотненного и сильно упрочненного слоя следом идущей выглаживающей плитой. Во всяком случае, реализуемую плотность смеси укладчиком фирмы АБГ с двойным трамбующим брусом и выглаживающей виброплитой теперь никак не назовешь предварительным уплотнением. Фирма «Фегель» подобную задачу решила иначе. К существующему на многих укладчиках стандартному набору из одинарного трамбующего бруса и выглаживающей виброплиты добавлены две прессующие планки, создающие периодическое импульсное давление на уложенную смесь с частотой 50—70 Гц и давлением в гидросистеме нагружения 50—150 бар, и дополнительная выглаживающая виброплита. Собранные с 10 немецких объектов сведения о качестве уплотнения новым рабочим органом «Фегель» показали, что при устройстве несущих толстых слоев (12—17 см) из битумосодержащих и цементированных материалов (фракции щебня до 32—45 мм) средняя степень уплотнения по Маршаллу составила 98,4—99,8%, а при укладке нижних и верхних слоев асфальтобетонного покрытия (4—8 см) из более мелких фракций щебня (до 8—16 мм) — около 97,4—98,8%. Многие фирмы, выпускающие асфальтоукладчики, в том числе АБГ и «Фегель», практикуют разработку различных типов, моделей и вариантов рабочих органов, которыми по желанию можно комплектовать один и тот же тракторный модуль. В частности, «Фегель» на один из самых крупных в мире своих укладчиков Супер 2500 (рис. 5) предлагает восемь возможных типов рабочего органа с шириной укладки 8,5; 12,5; 15; 16 м и разным сочетанием трамбующего бруса, статической или вибрационной выглаживающей плиты, одной или двух прессующих планок. Укладчик с повышенной степенью уплотнения несколько дороже его аналога с более простым рабочим органом, и это зачастую служит решающим аргументом в выборе российскими дорожниками второго варианта. А между тем, именно укладчик с новым рабочим органом в технологическом плане лучше отвечает более суровым российским погодным условиям, влияющим на устройство качественных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей. К тому же, такой укладчик существенно снижает влияние на конечный результат уплотнения имеющихся дорожных катков, еще плохо отвечающих современному уровню уплотняющей техники и технологии ведения работ. Кто хочет строить дороги с прочными и ровными покрытиями и делать при этом хороший бизнес в дорожной отрасли, тому следует ориентироваться на укладчики с повышенной степенью уплотнения. Конечно, при наличии подобного укладчика количество катков за ним следует сокращать. Но полностью отказываться от их услуг нельзя. Даже в случае стабильной реализации укладчиком 100% плотности хотя бы один статический каток нужен для закрепления достигнутого уплотнения и повышения структурной прочности асфальтобетона за счет усиления распора его частиц. Работу такого катка следует считать не только полезной, но и необходимой. � потом не нужно забывать, что требуемого по нормам уплотнения асфальтобетонных смесей одним укладчиком ни одна фирма-производитель в мире пока не гарантирует. Так что, катки все равно необходимо использовать вместе с укладчиком. Рабочая скорость и производительность. Рабочая скорость вместе с шириной и толщиной слоя укладки смеси определяют производительность укладчика. Его технические возможности быстро двигаться в рабочем режиме могут быть достаточно широкими. А вот практическая потребность дорожной отрасли не всегда совпадает с этими возможностями. Если раньше максимальную рабочую скорость укладчика с оглядкой на США доводили до 40—60 м/мин., то теперь, разобравшись в технологии и практических возможностях дорожников подавать на укладку ограниченное количество смеси со своих АБЗ, фирмы-создатели предусматривают работу укладчика на более реальных скоростях — в пределах от 0,5 до 15—20 м/мин. Американцы еще в период выхода из «великой депрессии 1929 г.», когда стала воплощаться в жизнь их первая программа дорожного строительства, взяли курс на скоростную укладку асфальтобетонных покрытий, ориентированную на 20—40 м/мин., а иногда и более. Поэтому изначально их укладчики были без трамбующего бруса, так как на подобных скоростях толку от него очень мало, что подтверждают графики на рис. 3. Это теперь, после успехов европейских фирм по улучшению уплотняющей эффективности рабочего органа, в США тоже начали выпускать подобные укладчики. В Европе, где сеть АБЗ по своей производительности была всегда менее приспособленной к высоким темпам устройства покрытий, средняя скорость укладки до сих пор не превышает 5—6 м/мин. (в России она около 2—3 м/мин.). Поэтому производительность труда на этой операции в Германии, Франции, �талии и других европейских странах в 2—3 раза ниже, а стоимость укладки 1 т смеси почти в 2 раза выше, чем в США. При этом следует отметить, что дорожная отрасль США по официальной статистике последних 2—3 лет ежегодно укладывала до 450 млн. т асфальтобетонных смесей, европейских стран — примерно 270 млн. т, а России — только около 50 млн. т. Выбирая укладчик, российский дорожник должен учитывать свои возможности обеспечить его необходимым количеством смеси с АБЗ. Какой прок иметь более дорогой образец с паспортной производительностью 600—700 т/час., если АБЗ может дать смеси всего 50—100 т/час.? Правда, не следует забывать, что по паспорту производительность является наибольшей теоретической, рассчитанной из условий максимально возможных значений толщины и ширины слоя укладки, рабочей скорости и тягового усилия. Реальная же производительность, как правило, в 2—3 раза ниже, и на нее следует ориентироваться при выборе нужной модели укладчика. Ровность покрытия. Это второй после степени предварительного уплотнения наиболее важный качественный критерий выбора укладчика. �, пожалуй, самый болезненный — потому, что ровность устраиваемого покрытия отражает и уровень используемого укладчика, и профессиональное мастерство подрядчика. Все дорожники хотят строить ровные дороги (как в Европе), но не всегда это получается. � порой не по вине укладчика, хотя и от него тоже многое зависит. Требуемая ровность на всех современных образцах укладчиков обеспечивается автоматической системой управления (АСУ) поперечным уклоном и продольным профилем поверхности устраиваемого покрытия. Она включает в себя соответствующие датчики, дающие управленческие команды на гидравлические исполнительные механизмы, которые корректируют реальное положение рабочего органа по отношению к вертикальной оси силы тяжести (поперечный уклон) и по отношению к горизонтальной плоскости, задаваемой скользящей по основанию (иногда по основанию и укладываемому покрытию) лыжей или заранее установленной копирной струной (продольная ровность). Большинство современных АСУ, несмотря на свои различия и сложность, как правило, хорошо отработаны, проверены, надежны и устраивают дорожников. Стоит только обратить внимание на ряд особенностей работы укладчика с АСУ. Во-первых, эта система даст нужный результат по ровности, если на поверхности укладки (основании, старом покрытии) предварительно будут устранены большие и особенно длинноволновые неровности, на которые АСУ реагирует плохо и медленно и которые вызывают заметный перерасход смеси. К тому же, их наличие может порождать появление на выглаженной поверхности новых неровностей при последующей укатке за счет разной деформации тонкого и толстого слоев смеси, особенно в случае низкой ее плотности после работы укладчика. По этой же причине длину лыжи следует подбирать разной в соответствии с неровностями основания по нивелиру. Во-вторых, оператор рабочего органа не должен вмешиваться в работу АСУ и вручную «торопить» корректировку уклона или ровности (толщину слоя), памятуя, что АСУ исправляет огрехи нижней поверхности укладки на 90—97% только через 4—5 длин лонжерона (продольной балки шарнирного крепления рабочего органа). Система обогрева. Существуют три системы подогрева выглаживающей плиты с целью исключения налипания горячей смеси на холодную поверхность ее подошвы. Самой распространенной является газовая система с подачей пропана из баллонов. Фактически пережитком можно считать систему с дизельными форсунками. А сравнительно новой, экологически чистой и более безопасной является электрическая, питаемая от специально установленного на укладчике электрогенератора мощностью 25—35 кВт. Несмотря на несколько большую тепловую инерционность, только эта система позволяет с помощью встроенных тэнов обогревать не только подошву выглаживающей плиты, но и «башмак» трамбующего бруса, и днище с боковыми стенками бункера. Заключение. Все изложенное основано не только на знаниях или информации из публикаций, но и на практическом опыте шести фирм объединения «Дорстройпроект» (СПб), в которых эксплуатируются 13 укладчиков разных производителей и стран. Мы очень довольны своим выбором широкозахватного гусеничного укладчика «Титан 423» с двойным трамбующим брусом (фирмы АБГ и «�нгерсолл-Ренд»), в высоком качестве работы которого может убедиться всякий, проезжающий по восьмикилометровому участку в районе г. Чудово автодороги «Россия» (Москва — Санкт-Петербург) или по 22 км объезда г. Лодейное Поле автодороги «Кола» (Санкт-Петербург — Мурманск). Не меньше востороженных эпитетов заслуживают три колесные модели F16W (Динапак), давшие отличное качество покрытий на нескольких участках Марьино — Синявино — Назия той же дороги «Кола». Не подводил нас также колесный DF11ОР (Демаг). Трудно давать позитивную оценку украинским гусеничным укладчикам ДС-143, ДС-195 и ДС-199. Вот и с последним приобретением двух моделей колесных ДС-200 того же Николаевского завода «Дормашина» нам явно не повезло — низкие тяговые свойства, постоянные механические поломки и отказы гидросистемы и АСУ «Паллада».