У змішувачах звичайних типів швидкість руху частинок суміші і градієнти швидкості зсувних деформацій під час змішування порівняно невеликі, що обмежує можливість подальшого підвищення однорідності суміші, міцності і стійкості бетону, продуктивності бетонозмішувальних установок. Тому останнім часом на підприємствах по виготовленню розчинів та бетонних сумішей на неорганічних в¢яжучих речовинах починають впроваджувати змішувачі, які забезпечують суттєве підвищення значень механічних параметрів процесу змішування.

Одним з основних напрямів підвищення ефективності змішування є використання попередньої турбулентної і вібротурбулентної активації систем «в¢яжуча речовина-вода», «в¢яжуча речовина-дрібний заповнювач-вода». При інтенсивному турбулентному русі частинки в¢яжучого і дрібного заповнювача переміщуються хаотично не тільки в напрямку плину, а й перпендикулярно до потоку. Після активації суміш в¢яжучого і дрібного заповнювача змішується з крупним заповнювачем.

Для реалізації ефекту активації розроблено ряд змішувачів. У протитечійний змішувач примусової дії спочатку завантажують воду, цемент і пісок, змішують їх високошвидкісними турбулентами. Потім у чашу завантажують крупний заповнювач і змішування продовжують вже з малою швидкістю. У верхній камері двокамерного бетонозмішувача також активують цементний розчин, а в нижній камері його змішують з крупним заповнювачем. Застосування багатостадійної технології змішування з активацією в¢яжучих речовин дозволяє підвищити міцність бетону на 10...20 %, або скоротити витрати в¢яжучих речовин на 5...10 %.

Тривалість змішування залежить від виду і легкоукладальності сумішей, щільності бетону, конструктивних особливостей змішувачів. Так змішування компонентів бетонної суміші на легких пористих заповнювачах триває 100...300 с., а щільних заповнювачах-30-150 с.

Заповнювач для розчинів і бетонних сумішей мають природну вологість 3...5% (крупний), 6...14% (дрібний) і при їх зберіганні у зимовий період на складах вони можуть змерзатися. Основним способом підігрівання заповнювачів є прогрів їх парою через труби, які укладені у теплоізольовані частини складу.

Після виготовлення і перевезення на будівельний майданчик, розчини і будівельні суміші повинні мати необхідні технологічні властивості-однорідність, рухливість або жорсткість. Ці показники погіршуються при тривалому транспортуванні по нерівній дорозі з великою швидкістю. Суміші при цьому розшаровуються - крупний важкий заповнювач осідає вниз, а частина розчину і води підіймаються вгору при транспортуванні сумішей на важких заповнювачах. При транспортуванні сумішей на легких пористих заповнювачах заповнювачі підіймаються вгору. У такому стані бетонні суміші застосувати не можна, їх треба знову перемішати до однорідного стану.

Допустиму відстань перевезення сумішей визначають часом її перебування в дорозі із середньою швидкістю транспортування. Допустима тривалість транспортування сумішей складає 20...120 хв. На тривалість транспортування впливають також температура суміші і навколишнього середовища. Висота падіння суміші при вивантаженні не повинна перебільшувати 2 м.

Транспортування бетонних сумішей можна здійснювати порційним, безперервним і комбінованим способами.

При порційному транспортуванні застосовують автобетонозмішувачі, автобетоновози, автосамоскиди, вагонетки, бункери, які встановлені на автомобілі. Це - зовнішній вид транспорту і перевезення здійснюється від заводу до будівельного майданчика. Найбільш ефективним при цьому виді транспортування є автобетонозмішувачі. Їх також можна завантажувати на заводі сухими компонентами і в дорозі або вже на об¢єкті готувати рухливі бетонні суміші з легкоукладальністю, яка оцінюється при осадці конуса більше 1 см. Бетонозмішувач можна завантажувати як від пересувних установок, так і від стаціонарних. Автобетонозмішувач змонтовано на шасі вантажного автомобіля. Змішувальний барабан зроблено у вигляді двох зрізаних конусів, зварених між собою великими основами і встановлених під кутом 15° до горизонту. Всередині барабана закріплено дві гвинтові лопаті, які здійснюють гравітаційне змішування суміші і її розвантаження. Місткість автобетонозмішувача СБ-159 - 5 м.куб., СБ-127-6 м.куб., СБ-130 - 8 м.куб. Автосамоскиди загального призначення використовують для перевезення готової суміші. Для цих цілей також застосовують автобетоновози. Під час транспортування готової суміші на легких пористих заповнювачах в автобетонозмішувачах тривалість доставки повинна бути не більше, як 45...60 хв. при використанні водонасичених заповнювачів і 30...40 хв. - сухих. Більш доцільно доставляти суху або частково приготовану суміш. При застосуванні автобетоновозів тривалість транспортування бетонної суміші на пористих заповнювачах не повинна перевищувати 20...30 хв.

При від¢ємній температурі навколишнього повітря слід забезпечити мінімальні тепловитрати під час транспортування бетонної суміші. При температурі до - 20° С застосовують автобетонозмішувачі і бетоновози у звичайному використанні, а суміші можуть попередньо підігрівати або вводити в них протиморозні добавки. Транспортуючи готові гарячі суміші, слід укривати кузов автобетоновоза і барабан автобетонозмішувача вологонепроникними і теплоізоляційними матеріалами. На початку перевезення температура підігрітої суміші не повинна перевищувати 40° С. При температурах, нижчих ніж -20° С, застосовують автобетоновози і автобетонозмішувачі в зимовому виконанні. В умовах сухого жаркого клімату для попередження передчасної втрати рухливості суміші під час її транспортування до місця укладання вводять хімічні добавки; використовують охолоджену воду, пористі заповнювачі попередньо насичують водою або просочують розчинами хімічних добавок. Якщо таких технологічних прийомів недостатньо, то доцільно перейти на доставку в автобетонозмішувачах сухих сумішей.

При перевезенні сумішей допускається тільки одне перевантаження суміші з транспортних засобів у бетоноукладальне обладнання. Не можна збільшувати рухливість суміші введенням води більше, ніж це потрібно.

Для безперервного транспортування застосовують конвеєри чи бетоновози при малих відстанях між заводом і будівельним майданчиком. При комбінованому транспортуванні сумішей застосовують порційне транспортування від бетонного заводу до будівельного майданчика і безперервне- в межах будівельного майданчика.

2. Виробництво асфальтобетонних сумішей

Поряд з сумішами і розчинами на неорганічних в¢яжучих речовинах у будівництві використовують суміші і розчини на органічних в¢яжучих. Найбільш вагоме значення серед останніх мають асфальтові в¢яжучі, які є сумішшю бітуму з тонкомеленими порошками наповнювача: вапняку, доломіту, крейди, азбесту, шлаку.

Бітуми, які здобуті з нафти, залежно від технології їх виробництва, можуть бути: залишкові, окислені, крекінгові, екстрактні. Бітуми можна також отримати після переробки асфальтових порід і природних бітумів. Бітуми - це речовини, які складаються із сумішей високомолекулярних вуглеводнів метанового, нафтенового та ароматичних рядів і їх кисневих і сірчастих похідних.

За будовою бітум - це колоїдна система, в якій диспергована тверда їх частина-асфальтени, а дисперсійним середовищем є смоли і масла. Асфальтени - це високомолекулярні вуглеводні та їхні похідні з молекулярною масою 1000...5000, густиною понад 1 т/ м.куб. Вміст асфальтенів у бітумах становить до 50 %. Вони є твердими і неплавкими кристалічними речовинами. Асфальтени визначають в¢яжучі властивості і збільшують в¢язкість бітумів, при температурі 300° С розкладаються, утворюючи кокс. До складу бітумів можуть входити такі тверді вуглеводні, як парафіни, вплив яких на властивості бітуму послаблюється при наявності в ньому масел і смол. Смоли - це аморфні речовини з молекулярною масою 500...1000 та густиною близько 1т/м.куб. У бітумі їх міститься 10...30 %. Масляні фракції бітумів складаються з різних вуглеводнів з молекулярною масою 100...500 і густиною меншою, ніж 1т/м.куб.

Властивості бітумів визначаються складом і співвідношенням його складових частин: масел, смол та асфальтенів і повинні відповідати наступним технічним вимогам. Бітум, як виходить з теорії формування структури і тужавлення, а також досвіду експлуатації асфальтових бетонів, повинен добре і повністю змочувати поверхню наповнювачів, дрібних та крупних заповнювачів. Бітум повинен підтримувати високу міцність зчеплення з цими поверхнями і в експлуатаційний період, тобто мати добру адгезію до них. Бітум повинен мати високе міжмолекулярне зчеплення (корозійну міцність) і, знаходячись у плівковому стані, сприяти протидії асфальтового бетону повзучості. Бітум повинен бути стійким до зміни своїх властивостей під дією температури або впливів факторів старіння, тобто мати максимальні теплостійкість, стабільність. При від¢ємній температурі бітум повинен проявляти еластичність і надавати асфальтобетонам пружньо- в¢язкі властивості. Він має бути гідрофобним, водостійким і водонепроникливим, і надавати такі ж властивості, а також морозостійкість асфальтовому бетону. Бітум повинен мати ті ж специфічні властивості, які пов¢язані з особливими умовами роботи асфальтового бетону у конструкції або споруді. Наприклад, у верхніх шарах сучасних аеродромних покриттів він повинен мати знижену розчинність і проявляти деяку вогнестійкість.

За переважним призначенням бітуми підрозділяють на дорожні, будівельні, покрівельні, гідроізоляційні; за консистенцією бітуми поділяють на тверді, напівтверді і рідкі. До твердих і напівтвердих відносять бітуми нафтові будівельних марок : БН 50/50,БН 70/30, БН 90/10; бітуми нафтові покрівельні марок : БНК-45/180,БНК- 90/40, БНК-90/30; бітуми нафтові дорожні марок : БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90,БНД 40/60. Рідкі бітуми, які отримують при переробці нафти або при змішуванні твердих і напівтвердих бітумів з легкими нафтопродуктами - гасом, мазутом тощо, підрозділяють на класи : А- середньогустіючий і Б - повільногустіючий. Кожний клас складається з шести марок.

Склад визначив практичні способи переробки бітумів з метою їх використання у будівництві : 1) нагрівання до 140...170 ° С, внаслідок чого розм¢якшуються смоли і збільшується їхня розчинність у маслах; 2) розчинення бітуму в органічних розчинниках для надання робочої консистенції без нагрівання; 3) емульгування та одержання бітумних емульсій і паст.

Властивості асфальтового в¢яжучого залежать від виду бітуму й наповнювача, їх співвідношення у складі в¢яжучого, пористості в¢яжучого після ущільнення й затвердіння, а також інших факторів. Оптимальним співвідношенням бітуму і наповнювача у в¢яжучому є таке, коли увесь бітум адсорбується у вигляді тонких суцільних плівок на поверхні частинок тонкомеленого наповнювача. Наповнювачі є активною складовою асфальтового в¢яжучого. Вони адсорбують на своїй поверхні значну частину бітуму і надають сумісно з бітумом в’яжучому необхідні властивості. Спочатку як наповнювачі використовували вапняки після їх подрібнення у молоткових дробарках. Вміст зерен з розміром менше ніж 0,074 мм у такому наповнювачі не перебільшував 40...50% . Наповнювачі, які застосовуються у теперішній час, більш дрібні, а вміст зерен з розміром менше ніж 0,074 мм у них складає 70...75 %. Такі наповнювачі мають більшу питому поверхню, а в’яжучі на них-більшу міцність.

При виготовленні розчинів і сумішей на асфальтовому в’яжучому як дрібний заповнювач застосовують природні і штучні піски з вмістом пилюватоглинястих частинок не більш як 3% за масою. Також починають використовувати відходи, які утворюються при подрібненні кам’яних порід (фракції від 0 до 5 мм), дрібні піски, які до теперішнього часу вважались не кондиційними. Крупним заповнювачем у асфальтобетонах є щебінь, який виготовляють із міцних та морозостійких вивержених, осадових і метаморфічних гірських порід, а також із металургійних шлаків. Із осадових порід доцільно використовувати карбонатні породи (вапняки, доломіти), які добре зчіплюються з бітумом.

Асфальтові розчини виготовляють з використанням асфальтового в’яжучого та дрібних заповнювачів. В залежності від крупності і гранулометричного складу піску або іншого дрібного заповнювача вміст бітуму у асфальтових розчинах складає 8...10 %. Співвідношення між асфальтовими в’яжучими (бітум, наповнювач) і дрібним заповнювачем складає 1:1,5...1:2,5 по масі.

Важкий асфальтобетон можна розглядати як суміш асфальтового розчину та крупного заповнювача - щебеню або гравію. Кількість асфальтового розчину у бетоні повинна на 10...15% перебільшувати пустотність щебеню. У асфальтобетоні вміщується 5...8% бітуму. Щільність асфальтобетону на гранітному заповнювачі складає до 2300кг/м.куб. Асфальтобетон є термопластичним матеріалом, який може знову пластифікуватися після затвердіння. Властивості асфальтобетонів залежать від виду і вмісту в’яжучого і заповнювачів, технологічних параметрів виробництва асфальтобетонних сумішей і їх ущільнення, температури навколишнього середовища та багатьох інших. Так, наприклад, при зміні температури від +50° С до -35° С міцність бетону при стиску може змінитися від 1...2 МПа до 10...30 МПа.

В залежності від найбільшого розміру крупного заповнювача розрізняють крупнозернисті асфальтобетони (розмір зерен до 40 мм); середньозернисті (розмір зерен до 20 мм); дрібнозернисті (розмір зерен до 10 мм); пісчані (5 мм). Асфальтобетонні суміші застосовують для виготовлення щільного асфальтобетону ( пористість 3...5 %) і пористого

(пористість 5...10%). Асфальтобетони і розчини за призначенням поділяють на гідротехнічні, дорожні та аеродромні, для влаштування підлог у промислових цехах і складських приміщеннях, стежок, плоскої покрівлі. Виготовляють також декоративні асфальтові розчини, з яких виконують розподільні смуги на дорогах, підлоги вестибюлів.

Сфери застосування асфальтових розчинів і бетонів обумовлені властивостями в’яжучого, яке добре чинить опір дії лугів з концентрацією до 50%, соляної (з концентрацією до 25%) та оцтової (з концентрацією до 10 %) кислот. Недостатньо стійке асфальтове в’яжуче в атмосфері, яка містить оксиди азоту, а також при дії концентрованих розчинів кислот. В процесі експлуатації асфальтові в’яжучі можуть старіти, тобто повільно змінювати склад і властивості, що супроводжується підвищенням їх крихкості та зниження гідрофобності. Цей процес прискорюється під дією променів сонця й кисню повітря внаслідок зростання кількості твердих складових за рахунок зменшення вмісту смолистих речовин і масел.

Важкі щільні асфальтобетонні суміші, які виготовлені в заводських умовах, повинні мати міцність при стиску при температурі +50° С в межах 0,8...1,2 МПА; +20° С- 1,8...2,5 МПа; водопоглинання- 1...3 % по об’єму; набухання не більше 0,5 % по об’єму.

Для підвищення вологостійкості асфальтобетону і для кращого зчеплення бітуму з заповнювачами вводять вапно, цемент, феролигносульфонат, феронафт. Асфальтобетон з добавкою 3...6% гуми у меншій мірі змінює свої властивості при змінах температури, за рахунок чого підвищується його еластичність, зменшується можливість утворення температурних тріщин.

Асфальтобетонні суміші виготовляють на підприємствах виробничої бази будівництва, які можуть бути як стаціонарними, так і тимчасовими. Стаціонарні заводи споруджуються на тривалий термін у місцях зосередженого будівництва - у містах, великих вузлах автомобільних шляхів. Найбільш ефективними є заводи з продуктивністю 100 тис. т. і більше асфальтобетонних сумішей в рік. Для будівництва автомобільних шляхів споруджуються тимчасові підприємства з продуктивністю від 3 до 30 тис. Т. асфальтобетонних сумішей в рік. Відстань між тимчасовими підприємствами визначають з урахуванням найменшої тривалості транспортування суміші, а також з урахуванням місцевих умов розташування залізничних станцій і під’їздних шляхів, наявності покладів будівельних матеріалів тощо.