Холодний ресайклінг

Холодний ресайклінг (англ. холодне глибоке перероблення на місці; також: холодна регенерація) - технологія зміцнення (стабілізації) ґрунтів, кам'яних матеріалів і асфальтового грануляту, одержуваних унаслідок дроблення асфальтобетонного брухту (ФАЛа), різними в'яжучими, шляхом попереднього фрезерування та змішування на дорозі.

Машини для ресайклінгу були розроблені кілька років тому шляхом відповідної модернізації дорожніх фрез і машин для стабілізації ґрунту.

У технології холодного ресайклінгу машин фірми "XCMG" основою є фрезерно-змішувальний барабан з великою кількістю спеціальних різців. Обертаючись, барабан подрібнює матеріал дорожнього покриття.

Зміцнення ґрунту, як правило, проводиться із застосуванням спеціалізованих хімічних добавок до в'яжучих речовин (портландцемент). Цей метод дає змогу виконувати роботи в 3-5 разів швидше порівняно з традиційними методами стабілізації ґрунтів.

Дорожнє будівництво

Під час фрезерування в робочу камеру ресайклера під тиском впорскується в'яжуче у вигляді водно-цементної суспензії, яка готується в мобільній змішувальній установці. Цемент і вода змішуються в точно дозованих кількостях, створюючи суспензію. Кількість суспензії точно регулюється насосом, керованим мікропроцесорною системою, щоб після змішування з матеріалом, подрібненим фрезерним барабаном, вологість одержуваної суміші була оптимальною для її ущільнення.

Склад групи машин для ресайклінгу може бути різним, залежно від цілей і типу використовуваного стабілізатора.

У кожному випадку ресайклер штовхає перед собою мобільну змішувальну установку з приготування водно-цементної суспензії. Після ресайклінгу шар з отриманої суміші попередньо ущільнюється між колесами ресайклера котком, для створення однакової щільності матеріалу. Потім матеріал профілюється автогрейдером, після чого остаточно ущільнюється віброкатками. За свіжоукладеною основою здійснюється догляд шляхом розливу бітумної емульсії.

Перевагами технології холодного ресайклінгу на місці є:

• Відсутність забруднення навколишнього середовища завдяки повному використанню матеріалу старого дорожнього одягу, немає необхідності в майданчиках для відвалів, обсяг привізних матеріалів мінімальний, дуже невеликі перевезення. Витрати енергії значно знижуються, так само як і руйнівний вплив транспортних засобів на дорожню мережу.
• Якість ресайкльованого шару внаслідок послідовного змішування отриманих на місці матеріалів із водою та стабілізатором. Рідини вводяться в точно необхідній кількості завдяки мікропроцесорній системі керування насосами. Змішування відповідає найвищим вимогам, оскільки компоненти примусово перемішуються в робочій камері.
• Структурна цілісність дорожнього одягу. Холодний ресайклінг дає змогу отримувати зв'язкові шари великої товщини, що вирізняються гомогенністю матеріалу. Завдяки цьому не потрібні рідкі в'яжучі між тонкими шарами дорожнього одягу, що іноді необхідно в дорожньому одязі традиційної конструкції.
• Збереження цілісності ґрунту, оскільки під час ресайклінгу пошкодження низькоякісного ґрунту менше, порівняно із застосуванням звичайних дорожньо-будівельних машин для відновлення дорожнього одягу. Зазвичай холодний ресайклінг виконується за один прохід ресайклером на пневмошинах, які чинять малий тиск на ґрунт і мало деформують його.
• Зменшення тривалості будівельних робіт. Сучасні машини для ресайклінгу вирізняються високою продуктивністю, що істотно скорочує час будівельних робіт порівняно з традиційними методами відновлення дорожніх покриттів. Скорочення часу робіт вигідне для користувачів дороги, оскільки завдяки цьому дороги закриваються для руху на коротший період.

Перераховані переваги роблять холодний ресайклінг найпривабливішою технологією для відновлення дорожніх одягів за критерієм "вартість/ефективність".

Оцінка стану старого дорожнього одягу та вимоги до характеристик дороги після відновлення взаємопов'язані між собою. На практиці застосовують кілька методів оцінки стану дорожнього одягу:

1. Візуальна оцінка

2. відбір зразків для лабораторних випробувань

3. відбір кернів

4. вимірювання прогину.

Важливою частиною процесу дослідження дорожнього покриття є підбір складу суміші. Попередні зразки піддаються випробуванням для підбору складу суміші. Зразки готуються так, щоб їхній матеріал був якомога ближчим до матеріалу, який буде отримано в процесі фактичного ресайклінгу (переробки). При попередньому виборі стабілізатора враховується придатність щодо типу і якості перероблюваного матеріалу, необхідні технічні характеристики суміші, яка повинна бути отримана в результаті ресайклінгу; підготовка частин зразка змішуванням матеріалу з різною кількістю води до отримання суміші з консистенцією, оптимальною для ущільнення. Зазвичай готують принаймні чотири суміші, кожна з різним вмістом стабілізатора; підготовка зразків із застосуванням стандартизованих способів їхнього ущільнення; звільнення зразків від форм; випробування зразків після їхнього звільнення від форм для оцінки їхніх технічних характеристик і чутливості до вологості. Щоб визначити оптимальний вміст стабілізатора, результати цих випробувань зіставляються між собою з урахуванням вмісту стабілізатора в кожній із сумішей. Вміст стабілізатора, який оптмізує властивості суміші, розцінюється як оптимальний.

З погляду терміну служби дорожнього покриття найважливішими його характеристиками є якість матеріалу і товщина в готовому переробленому шарі. Вони являють собою ключові параметри, необхідні для прогнозування терміну служби відновленого покриття. Перед проведенням ресайклінгу повинен проводитися аналіз і планування всіх аспектів роботи; виявлення і своєчасне видалення будь-яких перешкод роботі групи машин для ресайклінгу; оцінка потреб у матеріалі; забезпечення високої готовності машин до роботи; відповідне навчання машиністів і обслуговуючого персоналу; проблеми безпеки ведення роботи.

Здійснення ресайклінгу вимагає високої якості його планування. До початку робіт важливо продумати кроки та операції, які мають бути виконані за день або зміну, і зафіксувати їх у формі плану робіт. Тип машини визначає продуктивність, ширину і глибину шару, який може бути оброблений за один прохід. Від ширини дороги залежить число проходів ресайклера, необхідних для її обробки на всю ширину. Ділянки, що звужуються, вимагають особливої уваги виконання роботи. Форма поверхні (опуклість або поперечний ухил) впливає на розташування поздовжніх швів між ділянками, що стикуються. На час виконання робіт проводять зміну або повне зупинення дорожнього руху.

Крім товщини шару, мають бути сформульовані точні вимоги до результату, який має бути отриманий після закінчення робіт. Це стосується остаточних рівнів поверхні дороги і допусків на її профіль, ступеня ущільнення, текстури поверхні і матеріалу, що виступає на поверхню.

У матеріалі наявного дорожнього полотна важливий тип матеріалу, консистенція і вологість усіх його компонентів. Зміна товщини матеріалів наявного покриття (асфальтобетонні шари) можуть істотно впливати на продуктивність ресайклера. Відмінності можуть вимагати зміни витрати стабілізатора, збільшення вологості або навіть глибини ресайклінгу.

Підготовчі роботи, що передують виконанню робіт, містять у собі:

• видалення перешкод (люки),
• монтаж нових водоводів або іншого додаткового дренажного обладнання,
• попереднє фрезерування для підготовки поверхні потрібного рівня і профілю,
• підвезення і розподіл нового матеріалу по наявному дорожньому покриттю.

При плануванні робіт на робочу зміну необхідно враховувати:

• послідовність ресайклінгу, кількість проходів, необхідних для обробки дороги на всю ширину, дані про перекриття для кожного поздовжнього шва та ефективної ширини ресайклінгу під час кожного проходу,
• послідовність проходів, напрямок і довжина ділянки,
• обсяг привізних матеріалів, стабілізатора, води,
• ескіз розрізу наявного дорожнього одягу із зазначенням глибин ресайклінгу.

Холодний ресайклінг може починатися при повній перевірці всіх машин і устаткування, включно з котками та автоцистернами, перевірці запасів води, стабілізатора для запланованої довжини проходу, розміщенні групи машин для ресайклінгу на лінії першого проходу за відстані між ними, визначеному для роботи, під'єднанні всіх трубопроводів, що подають, до ресайклера, повному видаленні повітря із системи, перевірці того, чи всі клапани повністю відкриті. Такі попередні перевірки виконуються на початку кожної робочої зміни.

На початку виконання робіт на стартовому відрізку нової ділянки, що ресайклюється, необхідно оцінити, як поводиться матеріал в наявному покритті. Зазвичай стартова ділянка має довжину близько 100 м і захоплює дорогу по всій її ширині або по половині ширини. На цій ділянці можна оцінити три найважливіші аспекти ресайклінгу: матеріал, перероблений ресайклером, має бути перевірений, щоб визначити, чи відповідає він зразкам, які використовувалися для підбору складу суміші в лабораторії. Швидкий ситовий аналіз покаже, чи правильним був цей підбір. Частота обертання фрезерного барабана і швидкість подачі ресайклера впливають на гранулометричний склад матеріалу, що переробляється. WR 2500 оснащений дробильною плитою, яка може бути відрегульована для обмеження максимальної крупності матеріалу. Ці три параметри мають бути встановлені так, щоб знайти їхню найкращу комбінацію для досягнення необхідного складу матеріалу. Однією з найважливіших характеристик закінченого ресайкльованого шару - ступінь його ущільнення. Товсті (> 250 мм) шари часто вимагають спеціальних методів ущільнення, і на стартовому відрізку можна оцінити ефективність різних методів укочування. Асфальтобетонні шари в старих пошкоджених дорожніх шарах зазвичай мають малий вміст пустот, природні (гранульовані) матеріали під час експлуатації зазвичай ущільнюються. Ресайклінг таких матеріалів закінчується, як правило, збільшенням їхнього об'єму, що впливає на рівні готового шару.

Під час початку виконання ресайклінгу виконується низка контрольних випробувань:

• глибина проходу з обох боків ресайклера,
• точність руху ресайклера за наміченою лінією з необхідною шириною перекриття,
• вологість обробленого матеріалу має бути достатньою для його гарантованого ущільнення.

Визначення оптимальної захватки проходу залежить від типу використаного стабілізатора. Під час роботи з цементом використовуються коротші ділянки, що дають змогу забезпечити час, достатній для оброблення всієї половини ширини дороги, профілювання та ущільнення поверхні до схоплювання цементу.

Після ресайклінгу оброблений матеріал має бути спрофільований і ущільнений до необхідного ступеня.

Обсяг роботи автогрейдера залежить від виду замикаючого шару. Якщо має бути покладений великий шар асфальтобетону, то допуски на рівень поверхні будуть ширшими, ніж у разі замикаючого шару, що укладається за один прохід. Там же, де допуски відносно невеликі, закінчену половину ширини (або всю ширину) дороги має бути оброблено грейдером, щоб видалити нерівності (до 10 мм), які часто утворюються на поздовжніх швах. Крім того, автогрейдер корисний для корекції поздовжніх зсувів матеріалу, яка іноді має місце в поперечних швах. Гарне ущільнення ресайкльованого матеріалу для отримання необхідної щільності є однією з найбільш важливих умов експлуатаційних властивостей відновленого дорожнього одягу. Коли стабілізований матеріал не ущільнений належним чином, не досягається необхідна міцність шару, що тягне за собою передчасне руйнування дорожнього одягу. Ущільнення шарів ? 200 мм в даний час є стандартною практикою. Для досягнення необхідної якості важливий вибір ковзанок і режим їхньої роботи. В даний час для ущільнення шарів ? 200 мм застосовуються важкі (зі статичною масою понад 15 т) віброкотки зі зміною частоти й амплітуди вібрації. Вібрація з великою амплітудою і низькою частотою порушує матеріал верхнього шару, часто деформуючи поверхню. Деформація легко усувається автогрейдером до укочування з малою амплітудою і високою частотою. Вологість найбільш критична змінна в досягненні ущільнення з мінімальними витратами. Через часову затримку між ресайклінгом і фінішуванням слід завжди злегка змочувати поверхню перед остаточним коткуванням. У разі докладання занадто великого ущільнювального зусилля з'являється "переущільнення". Матеріал кришиться і його щільність знижується, якщо укочування триває вже після досягнення максимальної щільності.

Щодо ущільнення ресайкльованого матеріалу важливо враховувати дві умови:

1. ущільнення має бути рівномірним по всій ширині проходу до того, як поверхня буде спрофільована автогрейдером. Задні колеса ресайклера WR 2500 завжди повинні перебувати на поверхні ресайкльованого матеріалу, з того й іншого боку проходу. Вони частково ущільнюють матеріал, але між ними матеріал залишається неущільненим. Неущільнений матеріал спочатку, до вирівнювання рівнів потрібно укатати, щоб усунути відмінність в ущільненні в коліях від коліс ресайклера і між ними;

2. точно спрофільований матеріал з низькою пластичністю схильний до зрушень під катком у сторони. Найбільш радикальну допомогу при ущільненні таких матеріалів надає вода. Але навіть за оптимальної вологості тут важко забезпечити прийнятну якість поверхні, що потребує додаткового проходу автогрейдера для усунення нерівностей від котка.

Фінішування ресайкльованого шару вимагає створення сильно зв'язаної структури поверхні, яка не пропускатиме воду. Це досягається відповідним змочуванням і пневматичним коткуванням поверхні шару, що виносить на поверхню досить дрібний матеріал, який заповнює порожнечі між великими частинками. Ця операція зазвичай виконується як заключна в процесі ущільнення.

Якість готової роботи визначається результатами випробувань:

Міцність матеріалу ресайкльованого шару оцінюють за допомогою лабораторних випробувань на пробах суміші, взятих із ресайкльованого шару, або за допомогою кернів. Визначення міцності при вільному стисненні являє собою найбільш широко використовуване випробування для оцінки цементованих матеріалів. Міцність при вільному стисненні зазвичай визначається на підготовлених зразках, витриманих протягом 7 днів. Деякі методи випробувань дозволяють прискорити старіння, для чого зразки поміщають у піч. Змішування, укладання, ущільнення і фінішування мають бути виконані за якомога коротший час. Максимум 4 години зазвичай відводяться для обробки цементу, починаючи з моменту його першого контакту з матеріалом до закінчення ущільнення.

Щільність сухого ущільненого матеріалу.

Товщина закінченого шару перевіряється фізичними вимірами.