Способ рециркуляции асфальтового покрытия и устройство для его осуществления - RU2121031C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу рециркуляции асфальтового покрытия и к устройству для его осуществления.

Применительно к данному описанию, термин асфальт включает также покрытия, имеющие основания типа "макадам" (щебеночное основание) и "тарма" (щебеночное основание с пропиткой битумной связкой).

Уложенные асфальтовые дорожные покрытия обычно состоят из смеси асфальтового вяжущего (обычно - черного липкого нефтехимического связующего) вещества и заполнителя, включающего соответствующего размера камни и/или гравий. Асфальтобетонную смесь обычно укладывают, прессуют и выглаживают для получения асфальтового уложенного дорожного покрытия.

С течением времени асфальтовое уложенное дорожное покрытие портится по целому ряду причин. Так например, сезонные колебания температуры вызывают хрупкость дорожного покрытия и/или образование в нем трещин. Эрозия или уплотнение земляного полотна под дорожным покрытием также могут приводить к образованию трещин.

Кроме того, некоторые химические структурные составляющие, содержащиеся в свежем асфальте, постепенно исчезают с течением времени или изменяют свои свойства, что также увеличивает хрупкость и/или растрескивание дорожного покрытия.

В местах концентрации трещин происходит отделение кусочков дорожного покрытия.

Такое отделение может создавать опасность для движущегося транспорта и ускорять разрушение прилегающего дорожного покрытия и основания автомагистрали. Даже если растрескивание и отделение кусочков дорожного покрытия отсутствуют, то проходящий транспорт полирует верхнюю поверхность автомагистрали и такая поверхность может стать скользкой и опасной.

Кроме того, обусловленный движением износ поверхности автомагистрали может приводить к появлению на ее поверхности выемок, вогнутостей, выбоин и трещин.

Когда автомагистраль влажная, то вода может скапливаться в местах указанных дефектов и создавать опасное для автомобиля явление гидропланирования (скольжения по слою воды). Скапливающаяся вода также способствует дальнейшему разрушению дорожного покрытия.

До 1970 года существовавшими способами ремонта старых асфальтовых дорожных покрытий были: точечная обработка, например ямочный ремонт или заливка швов, укладка новых материалов поверх старого покрытия и удаление части первоначального или старого покрытия и его замена новыми материалами. Однако каждый из этих способов обладает присущими ему недостатками и ограничениями.

Так как в начале 1970 годов произошло подорожание сырья, нефти и энергии, то резко возрос интерес к попыткам повторно использовать первоначальный асфальт. Автомагистрали во всем мире стали рассматриваться как очень важный ресурс, подлежащий обновлению.

Ранние способы рециркуляции включали удаление части первоначального покрытия и его транспортировку к централизованной стационарной рециркуляционной установке, где оно смешивалось с новым асфальтом и/или с обновляющими химикатами. Обновленный материал дорожного покрытия затем транспортировался грузовиками обратно к месту проведения работ и укладывался. Эти способы имели явные ограничения в виде задержек, транспортных расходов и т.п.

Впоследствии была разработана технология рециркуляции старого асфальта на месте укладки. Некоторые такие процессы включали нагревание и часто назывались "горячей рециркуляцией на месте" (ГРНМ).

Эта технология включает многие известные в данной области способы и машины для повторного использования асфальтовых уложенных покрытий, при которых асфальт разрушается.

В основном, эти процессы и машины работают на принципах:
I) нагревания уложенного покрытия (обычно с использованием больших батарей нагревателей, чтобы облегчить размягчение или пластификации обрабатываемого слоя асфальта;
II) механического разрушения (обычно с применением устройства типа вращающихся зубчатых дробилок; винтовых шнеков (мельницы и кирковщиков грабельного типа) нагретого покрытия;
III) нанесения свежего асфальта и обновленного асфальта на нагретое разрушенное покрытие;
IV) распределения смеси, полученной по принципу III, по дорожному покрытию; и
V) уплотнения или прессования распределенной смеси для поучения рециркулированного асфальтового дорожного покрытия.

В ряде случаев нагретый разрушенный материал можно удалять с дорожного покрытия, обрабатывать вне его и затем возвращать на покрытие и прессовать до отделанного состояния. Многие из известных технологий являются разновидностями описанной выше.

С течением времени горячая рециркуляция на месте (ГРНМ) выдвинула ряд проблем, существующих до настоящего времени. Так, например, асфальтобетон (особенно асфальтовое вяжущее вещество в нем) чувствителен к повреждению под действием тепла.

Таким образом, дорожное покрытие следует нагревать до температуры, при которой он достаточно размягчается для практического разрушения, но не до температуры, причиняющей ему вред.

Кроме того, было установлено, что чем больше глубина нагреваемого слоя, тем труднее нагревать асфальтобетон. Попыткам решения этих проблем были посвящены многие патенты.

В патенте США N 3.361.042 (автор - Катлер) раскрыт способ создания дорожного покрытия. Способ включает следующие операции: нагревание дорожного покрытия в неокисляющей среде; глубокую кирковку нагретой поверхности; собирание вскиркованного материала в валки; нагревание собранных валков в неокисляющей среде; первоначальную планировку, разравнивание и размешивание нагретой смеси; добавление небольшого количества обычного вяжущего материала; окончательную планировку, разравнивание и размешивание смеси; трамбование и разравнивание смеси; уплотнение смеси.

Операции первоначального и окончательного планирования, нивелирования и размешивания могут повторяться в течение процесса или могут быть исключены из него.

В патенте США N 3.970.404 (автор Бенедетти) раскрыт способ реконструкции асфальтового дорожного покрытия. В общем, способ включает последовательное нагревание асфальтового покрытия в течение определенных интервалов времени.

Такое постепенное нагревание обеспечивает проникновение тепла в асфальт на большую глубину с минимальным его перегревом или при отсутствии такового.

Затем нагретый асфальт киркуют на глубину, не превышающую глубину его нагревания. После этого вскиркованный асфальт обрабатывают для получения рециркулированного асфальтового покрытия.

Этот способ является несколько неэффективным, так как кирковка производится только после того, как тепло проникнет через асфальтовое покрытие на требуемую глубину.

Как известно в данной области, в некоторых случаях глубина проникновения тепла прямо пропорциональна корню квадратному из времени, необходимого для проникновения тепла, т.е. для проникновения тепла на глубину 5 мм может потребоваться 25 с, тогда как для проникновения тепла на глубину 7 мм может потребоваться 49 с.

Таким образом, увеличение допустимого времени для требуемого проникновения тепла приводит к снижению общей эффективности процесса.

В патенте США N 3.843.274 (авторы Гутман и др.) раскрыт регенератор асфальта. Регенератор предназначен в основном для выполнения следующих операций: нагревания асфальтового покрытия; резки нагретого покрытия, транспортировки разрезанного покрытия с дороги в шнековую мешалку; измельчения разрезанного покрытия в мешалке; повторного распределения измельченного асфальта на дорожном покрытии и нивелирования перераспределенного асфальта для получения рециркулированного асфальтового покрытия.

В патенте США N 3.989.401 (автор Моинч) раскрыто устройство для обновления или ремонта асфальтовых дорожных покрытий.

В общем устройство содержит вытяжной колпак и жаровню, нагревающую поверхность, по которой она движется; устройство кирковки, которое соскребает, разрушает и распределяет нагретый поверхностный материал, и разравнивающее устройство, которое разравнивает вскиркованную поверхность и материал.

Однако в этом первоисточнике не раскрывается и не предлагается обработка вскиркованного материала для его обновления на месте.

В патенте США N 4.011.023 (автор Катлер) раскрыта машина для рециркуляции покрытия для автомагистралей с основанием типа "макадам".

Эта машина предназначена для использования на поверхности дорожного покрытия, которое было предварительно вскирковано или отделено.

Этот свободный материал удаляют с дорожного покрытия, затем нагревают, смешивают со свежим асфальтом и распределяют по первоначальному месту на полотне дороги. Нагревание производят в стороне от дорожного покрытия в специальной камере с использованием сложной многонаправленной конвейерной системы.

Эта машина является громоздкой и несовершенной, поскольку в ней используется сложная и дорогостоящая система конвейеров для удаления рециркулируемого покрытия с дороги, его нагревания и повторной укладки.

В патенте США N 4.124.325 (автор Катлер) раскрыты способ и устройство для рециркуляции асфальтобетона с проезжей части дороги.

В основном способ включает нагревание поверхности дорожного покрытия пропановыми горелками; кирковку нагретой поверхности для проникновения в покрытие и выемки его по всей поверхности на глубину порядка 19,1 мм; укладку асфальта на нагретую вскиркованную поверхность, перемешивание вынутого материала; смешивание вынутого материала с дополнительной горячей смесью в шнековой мешалке; и разравнивание смеси из барабана шнековой мешалки на проезжей части дороги для получения рециркулированного асфальтового покрытия.

В патентах США N 4.129.398 и 4.335.975 (автор Скоелкопф) раскрыты способ и устройство для пластифицирования и разрушения поврежденных дорожных покрытий.

Способ включает пластифицирование (нагревание) и разрушение дорожного покрытия с помощью первого и второго отдельных и различных устройств.

Второе устройство служит также для распределения, перепланировки и профилирования разрушенного материала на дорожном покрытии при отсутствии свежего или нового асфальта, укладываемого на дорожное покрытие.

После этого используют третье отдельное и отличающееся устройство для укладки свежего асфальта или другого битумного материала на разрушенное распределенное реконструированное и профилированное верхнее покрытие дороги.

В патенте США N 4.226.552 (автор Монич) раскрыты способ и устройство для обработки асфальтового дорожного покрытия. В общем способ включает нагревание и кирковку асфальтового покрытия для образования рыхлой смеси асфальтового заполнителя на поверхности грунта.

Затем эту смесь удаляют с поверхности грунта, нагревают, тщательно перемешивают с кондиционером для асфальта и повторно укладывают на поверхность грунта в качестве фундамента.

Этот способ неэффективен, так как каждая обработка осуществляется самостоятельно работающими небольшими устройствами и так как асфальт надо удалять с дорожного покрытия для восстановления.

В патенте США N 4.534.674 (автор Катлер) раскрыта машина для повторного наложения двухслойного дорожного покрытия. Машина содержит в последовательности: предварительный нагреватель; предварительный кирковщик; главный нагреватель; главный кирковщик; разбрызгиватель для распыления разжиженного битума на нагретое вскиркованное дорожное покрытие; первый распределитель материала основания типа "макадам" для распределения горячей смеси на распыленное нагретое вскиркованное дорожное покрытие; первый смеситель для перемешивания горячей смеси и распыленного нагретого вскиркованного дорожного покрытия, первую ровняльную доску для выравнивания и частичного уплотнения материала для образования первого слоя; второй распределитель материала основания типа "макадам" для распределения дополнительной горячей смеси на дорожное покрытие; второй смеситель для перемешивания горячей смеси на месте; и вторую ровняльную доску для выравнивания и уплотнения новой горячей смеси для получения второго дорожного слоя.

Необходимость выполнения двух слоев делает эту машину сложной в эксплуатации и довольно дорогой с точки зрения ее возможного приобретения.

В патенте США N 4.545.700 (автор Уатис) раскрыт способ рециркуляции асфальтового дорожного покрытия. По существу, при использовании этого способа подразумевается преодоление трудностей, связанных с неэффективностью проникновения тепла в асфальтовое покрытие за счет предусмотрения операций периодического нагревания и дробления многочисленных слоев асфальтового покрытия до тех пор, пока асфальт не будет снят на требуемую глубину, с последующим (необязательным) перемешиванием нагретого асфальта с добавками.

Обычно каждая стадия нагревания/дробления приводит к удалению полосы глубиной по меньшей мере 6,4 мм. Этот способ требует использования многочисленных нагревателей и дробилок, являющихся сложными и дорогими машинами.

В патенте США N 4.711.600 /автор Уатис/ раскрыто нагревательное устройство для использования с оборудованием для обновления асфальтовых дорожных покрытий.

Единственным приведенным примером оборудования для укладки нового покрытия на старую дорогу является оборудование, в котором последовательно нагревают слои дорожного покрытия, дробят и удаляют эти слои дорожного покрытия с помощью транспортеров для смешивания со свежим асфальтом или восстановленным асфальтом, а затем снова укладывают на дорожное покрытие.

Использование большого числа транспортеров может оказаться проблематичным, поскольку это увеличивает стоимость и усложняет поставленную задачу.

В патенте США N 4.784.518 /автор Катлер) раскрыты двухстадийный способ повторного наполнения дорожного покрытия и устройство для его осуществления.

Заявленный способ включает первую стадию, включающую нагревание верхнего слоя асфальтового покрытия; кирковку нагретого верхнего слоя; добавление рециркулирующего вещества в верхний слой и тщательное перемешивание и разравнивание смеси для формирования рециркулированного материала; добавление свежего асфальта в рециркулированный материал и измельчение этого сочетания материалов для получения смешанного материала, в результате чего нижний слой асфальтового материала остается открытым.

Вторая стадия способа включает транспортировку смешанного материала, полученного на первой стадии, на позицию устройства для укладки дорожного покрытия, находящуюся в конце технологической цепочки; проведение на открытом нижнем слое асфальтового материала тех же операций - нагревания, киркования, обработки - и рабочих приемов, которым подвергнут верхний слой; и укладку смешанного материала на открытое дорожное покрытие (т.е. со снятыми верхним и нижним слоями) для образования рециркулированного покрытия. Этот способ несовершенен, так как требует применения двух сравнительно дорогих и сложных транспортеров.

В патенте США N 4.793.730 (автор Батч) раскрыты способ и устройство для обновления асфальтового покрытия. В общем способ включает следующие операции: нагрев асфальтового покрытия паром; разрушение нагретого покрытия на глубину порядка 50,8 мм и тщательное перемешивание на месте нижнего слоя асфальта с разрушенным материалом; дополнительный паровой нагрев материала для расплавления нагретой смеси с образованием однородного покрытия; разравнивание однородного покрытия и уплотнение разровненного покрытия.

Способ и устройство могут быть использованы при восстановлении поверхностей асфальтовых дорожных покрытий без необходимости добавления новых материалов или восстановителей.

В патенте США N 4.929.120 /авторы Вилейя и др./ раскрыт двухстадийный способ восстановления асфальтовых покрытий мощенной дороги. На первой стадии способа первоначальное асфальтовое покрытие по всей ширине нагревают на глубину порядка 25,4 мм и до температуры около 300^oF (148,9^oC).

Затем нагретое верхнее покрытие полностью удаляют с дорожного полотна (используя для этих целей кирковку, укладку в валки и транспортировку), чтобы открыть нижнее асфальтовое покрытие, соответствующее всей ширине первоначального покрытия.

На второй стадии процесса нижнее асфальтовое покрытие нагревают на глубину порядка 25,4 мм и до температуры около 300^oF (149^o C.) Затем нагретое нижнее покрытие разрушают /т.е. осуществляют кирковку) и либо оставляют на месте, либо полностью удаляют с дорожного полотна.

Если разрушенное нижнее покрытие оставляют на месте, то на него укладывают асфальт из верхнего слоя и, необязательно, свежий асфальт (или восстановленный асфальт).

Или же, если разрушенное нижнее покрытие полностью удаляют, то его можно перемешивать с асфальтом верхнего слоя и, необязательно, со свежим асфальтом (или с восстановленным асфальтом), а затем возвращать на дорожное полотно.

И наконец, прикладывают давление для прижатия верхнего/нижнего слоев к дорожному полотну, получая гладкое рециркулированное покрытие.

Этот процесс несколько несовершенен, поскольку он требует удаления по меньшей мере верхней части асфальтового покрытия, что сопряжено с использованием сравнительно дорогого и сложного оборудования.

В патенте США N 4.850.740 /автор - Уили/ раскрыты способ и устройство для подготовки асфальтового дорожного покрытия к повторному его употреблению.

Этот патент обеспечивает улучшение по сравнению с патентом США N 4.929.120 за счет устранения необходимости полного удаления верхнего слоя нагретого киркованного асфальта с дорожного полотна перед обработкой нижнего слоя асфальта.

По существу улучшение касается нагревания, кирковки и укладки в валки асфальтового покрытия таким образом, чтобы образовать центральную полосу, содержащую уложенный в валок материал из наружных полос асфальтового покрытия, собранного в кучу на необработанной (т.е. не киркованной/неудаленной) центральной полосе асфальтового покрытия.

Затем центральную полосу измельчают для смешивания уложенного по центру в валок материала с ранее неизмельченной полосой асфальтового покрытия.

Эту смесь затем распределяют по всему асфальтовому покрытию и прессуют по месту. Этот способ несколько несовершенен, поскольку он требует осуществления двух отдельных и различных операций измельчения.

Поэтому желательно иметь способ и устройство для рециркуляции асфальтовых покрытий, которые устраняли бы по меньшей мере один из вышеуказанных недостатков известных решений или уменьшали бы его влияние.

Целью настоящего изобретения является создание нового способа рециркуляции асфальтового покрытия, устраняющего или смягчающего по меньшей мере один из недостатков известных способов.

Другой целью настоящего изобретения является создание нового устройства для рециркуляции асфальтового покрытия, устраняющего или смягчающего по меньшей мере один из недостатков известных устройств.

Автор настоящего изобретения установил, что можно достичь по существу равномерного нагревания рециркулируемого асфальтового покрытия эффективным способом, устраняя при этом необходимость использования многочисленных циклов нагревания и разрушения слоев уложенного (обычно - асфальтового) покрытия.

В частности, обнаружено, что более равномерное нагревание асфальтового покрытия достигается сравнительно эффективно, если все нагревание или по крайней мере часть нагревания асфальтового покрытия производится после разрушения (а не до него, как следует из описания многих известных способов и устройств).

Одним из главных препятствий равномерному, полному и эффективному проникновению тепла в асфальтовое покрытие является вода или влага.

В частности, наличие воды или влаги на или под асфальтовым покрытием делает фактически невозможным его равномерное и эффективное нагревание.

Поэтому неудивительно, что многие известные способы, при описании которых подчеркивается сильное первоначальное нагревание для размягчения рециркулируемого покрытия, оказались коммерчески невыгодными, так как уплотненное асфальтовое покрытие является относительно непроницаемым для выделения влаги.

Автор настоящего изобретения обнаружил, что приложение, по существу, всего или по меньшей мере основной части тепла в сочетании с перемешиванием после измельчения способствует эффективному и полному выделению влаги из асфальта, в результате чего обеспечивается улучшенное равномерное и эффективное его нагревание.

Кроме того, выделение влаги из асфальта сказывается в сведении к минимуму вероятности "вскрышки" в рециркулированном покрытии.

Как известно в данной области, "вскрышка" является нежелательным и обычным явлением, связанным с наличием влажной поверхности раздела между каменным остовом и асфальтовым вяжущим. Осуществление объединенного нагревания и перемешивания в момент после разрушения дает много преимуществ.

Во-первых, требуется только одна операция разрушения. Это упрощает общий процесс и обеспечивает значительную экономию затрат на оборудование.

Во-вторых, благодаря нагреванию и перемешиванию разрушенного асфальта на неразрушенном асфальтовом покрытии под ним, отпадает необходимость в транспортерах, элеваторах и других подъемных устройствах, что также делает общий процесс более эффективным с точки зрения затрат.

В-третьих, поскольку разрушенный асфальт нагревается равномерно и из него в основном удаляется влага, то, если необходимо использование добавок, их можно вносить непосредственно в разрушенный асфальт, в результате чего в ряде случае отпадает необходимость в использовании таких смесителей, как шнековые мешалки, для однородного перемешивания добавок (хотя должно быть очевидно, что такие смесители можно использовать в сочетании со способом и устройством согласно настоящему изобретению).

Более того, нагревание и смешивание измельченной таким способом массы облегчает добавление в нее других компонентов. Действительно, предпочтительным аспектом настоящего изобретения является добавление компонентов, например, свежего асфальта, восстановленного асфальта и заполнителя (например, песка, гравия, щебня и т.п.) в асфальтовое покрытие до или после его разрушения в соответствующий момент процесса, легко определяемый специалистом в данной области.

Следовательно, в одном из своих аспектов настоящее изобретение предусматривает способ рециркуляции асфальтового покрытия, включающий следующие операции: а) разрушение верхнего слоя рециркулируемого асфальтового покрытия на глубину по меньшей мере 38,1 мм для получения ломанного верхнего слоя;
б) нагревание и перемешивание ломанного верхнего слоя на асфальтовом покрытии до температуры от 37,8^oC до 176,8^oC для получения нагретого ломанного верхнего слоя, по существу не содержащего влаги;
в) прессование или уплотнение нагретого ломанного верхнего слоя для получения рециркулированного асфальтового покрытия.

В другом аспекте настоящего изобретения предусматривается устройство для рециркуляции асфальтового покрытия, содержащее
а) средство для разрушения верхнего слоя асфальтового покрытия для получения ломанного верхнего слоя;
б) средства для нагревания и перемешивания, служащие для нагревания ломанного верхнего слоя до температуры порядка от 37,81 до 176,7^oC для получения нагретого ломанного верхнего слоя, по существу не содержащего влаги;
в) средство для прессования нагретого ломанного верхнего слоя для получения рециркулированного асфальтового покрытия.

Еще в одном своем аспекте настоящее изобретение предусматривает машину для подготовки асфальтового покрытия, предназначенную для использования при нагревании и смешивании нижнего слоя, выбранного из
I) заполнителя на асфальтовом покрытии, или
II) разрушенного асфальтового покрытия до его повторной укладки, содержащую батарею нагревателей, состоящую из большого числа удлиненных нагревателей, установленных в непосредственной близости друг от друга, причем смешивающий элемент расположен между соседними удлиненными нагревателями и содержит лопатку, которая по меньшей мере частично погружена в нижний слой.

Хотя использование нагревателя перед измельчением (т.е. подогревателя) не является обязательным для правильного воплощения способа и устройства согласно настоящему изобретению, в некоторых случаях это предпочтительно для обеспечения операции разрушения.

Следует иметь в виду, что при использовании такой подогреватель облегчает операцию разрушения, а не отвечает за равномерное распределение тепла в асфальтовом покрытии.

Одним из преимуществ предлагаемых способа и устройства является то, что требуется только одна операция разрушения. Термин "разрушение" известен специалистам в области рециркуляции асфальтовых покрытий и всюду в настоящем описании подразумевается, что он включает в себя такие операции, как размалывание, дробление, киркование.

Как правило, разрушение является также фактором, определяющим глубину проведения рециркуляции. Следовательно, должно быть очевидно, что требуемая глубина рециркуляции асфальта при использовании предлагаемых способа и устройства достигается исключительно за счет разрушения.

Другими словами, операции процесса (например, разравнивания, перемешивание и т.п.) могут приводить к незначительным нарушениям в асфальтовом покрытии, которые, однако, оказывают несущественное влияние на глубину рециркуляции и не должны рассматриваться как операции разрушения.

Нагреватель, пригодный для использования в предлагаемых способе и устройстве, не органичен конкретным исполнением. Предпочтительно - это нагреватель радиационного типа, более предпочтительно - радиационный нагреватель с использованием ИК-излучения. Вместо этого можно использовать нагреватели с горячим воздухом.

Способ разрушения рециркулируемого верхнего покрытия не ограничивается каким-либо конкретным вариантом воплощения. Таким образом, можно использовать обычные способы, например, измельчение, дробление, кирковку и т.п.

При воплощении прилагаемых настоящих способа и устройства желательно использовать дробилку. Последняя может быть полноширотной дробилкой, т.е. осуществляющей дробление по всей ширине рециркулируемого верхнего слоя.

Кроме того, дробилка может состоять из двух или более дробилок, установленных так, чтобы обеспечивать кумулятивный эффект дробления по существу по всей ширине рециркулируемого верхнего слоя.

Верхний слой разрушают на глубину порядка 38,1 мм, чтобы получить ломанный верхний слой. Предпочтительно, этот слой разрушают на глубину порядка от 50,8 до 76,2 мм.

Следует иметь в виду, что при воплощении предлагаемых способа и устройства разрушение на данном этапе надо осуществлять на требуемую глубину.

Это упрощает воплощение предлагаемых способа и устройства и действительно является одним из преимуществ по сравнению с известными техническими решениями.

Ломанный верхний слой нагревают и перемешивают, оставляя его на асфальтовом покрытии, до температуры порядка от 37,8 до 176,7^oC для получения нагретого ломанного верхнего слоя, по существу не содержащего влаги.

Ломанный верхний слой нагревают предпочтительно до температуры порядка 37,8 - 82,2^oC; эта операция известна как "теплая рециркуляция на месте" (т. е. по сравнению с ГРНМ).

В альтернативном варианте, когда требуется осуществить ГРНМ, то предпочтительно нагревать и перемешивать ломанный верхний слой до температуры в диапазоне от 82,2 до 121,1^oC.

Термин "перемешивание" и "перемешанный" применительно к данному описанию включает в себя вид смешивания, больше похожий на смешивание.

В частности, операция перемешивания или смешивания, используемая при воплощении предлагаемых способа и устройства, приводит к получению "новой" поверхности ломанного верхнего слоя, который подвергается нагреванию. Это облегчает удаление воды или влаги из ломанного верхнего слоя.

Нагревание и перемешивание ломанного верхнего слоя желательно осуществлять с помощью по меньшей мере одной батареи нагревателей, состоящей из большого числа индивидуальных нагревателей, каждый из которых располагается поперек ширины покрытия и в непосредственной близости от соседних нагревателей.

Между каждым нагревателем предпочтительно устанавливать средство перемешивания, содержащее большое число лопаток, простирающихся вниз, по существу перпендикулярно асфальтовому покрытию.

Предпочтительно, что средство для перемешивания не упиралось и не терлось об асфальт, находящийся под ломанным верхним слоем. Это предотвращает от повреждения перемешивающий элемент и/или неразрушенное асфальтовое покрытие.

Такая компоновка нагревателей и перемешивающих элементов обеспечивает последовательные циклы нагревания и перемешивания ломанного верхнего слоя.

После перемешивания ломанный верхний слой переформуют, чтобы другие его части подверглись обработке следующей батареей нагревателей.

Предпочтительно, чтобы каждая батарея нагревателей содержала достаточное количество индивидуальных нагревателей и перемешивающих элементов, чтобы обеспечить по меньшей мере два, предпочтительнее - от двух до шести циклов нагревания и перемешивания.

В более предпочтительном варианте воплощения предлагаемых способа и устройства после батареи нагревателей предусматривается дополнительный смеситель, который эффективно перераспределяет ломанный верхний слой по существу в ровный равномерный слой для последующей обработки.

Предпочтительно, чтобы дополнительный смеситель имел шнек, идущий по всей ширине верхнего слоя, и полок, размещающийся сразу же за ним.

В процессе работы шнек упирается (не разрушает и не проникает) в неразрушенный асфальтовый слой, находящийся под ломанным верхним слоем, и служит для черпания материала ломанного верхнего слоя и распределения его на полок с целью перераспределения на неразрушенном асфальтовом покрытии.

Дополнительный смеситель служит для того, чтобы способствовать полному перемешиванию любой порции ломанного верхнего слоя, которая могла пройти под перемешивающими элементами батареи нагревателей.

В наиболее предпочтительном варианте воплощения предлагаемых способа и устройства используют две батареи нагревателей, содержащие индивидуальные нагреватели, между которыми установлены перемешивающие элементы, вместе с дополнительным смесителем, размещенным после каждой батареи нагревателей.

На заднем конце каждой батареи нагревателей предпочтительно иметь ровняльную доску, поскольку перемешивающие элементы могут оставлять борозду или валик в ломанном верхнем слое. Ровняльную доску можно использовать для устранения эффекта борозды или валика, чтобы получить в основном однородный и ровный ломанный верхний слой на неразрушенном асфальтовом покрытии, находящемся под ним.

После нагревания ломанного верхнего слоя до требуемой температуры и удаления из него влаги его можно снова прессовать по месту для образования рециркулированного дорожного покрытия. Средство для осуществления этого особенно не ограничено конкретным воплощением и хорошо известно специалистам в данной области.

В некоторых случаях может быть желательно подавать нагретый разрушенный верхний слой в шнековую мешалку (или другое аналогичное перемешивающее устройство) для перемешивания добавок с ломанным верхним слоем.

После перемешивания в шнековой мешалке, горячую смесь можно укладывать на неразрушенное асфальтовое покрытие и прессовать на месте, используя обычные технические приемы.

Если используют шнековую мешалку, что связано с удалением нагретого ломанного верхнего слоя с неразрушенного асфальтового покрытия, то предпочтительно нагревать последнее для улучшения его липкости, тем самым облегчая хорошее сцепление между ним и повторно укладываемой горячей смесью.

Такое нагревание может быть осуществлено с помощью обычного радиационного нагревателя с использованием ИК-излучения.

Ниже приводится описание вариантов воплощения настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые цифровые обозначения использованы для обозначения одинаковых деталей, где
на фиг. 1 - вид сбоку устройства согласно настоящему изобретению, показывающий расположение батарей нагревательных элементов, перемешивателей и дробилки относительно транспортных средств, на которых они смонтированы; на фиг. 2 - вид сверху в плане устройства, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 - вид в разрезе перемешивающего элемента, используемого в устройстве, показанном на фиг. 1 и 2; на фиг.4 - вид сверху в плане с частичным разрезом перемешивающего элемента, показанного на фиг. 3. На фиг. 5 - схематичное изображение, показывающее обработку материала и последовательность операций, выполняемых устройством, показанным на фиг. 1 и 2.

Как показано на фиг.1 и 2, устройство для рециркуляции асфальта содержит самодвижущееся транспортное средство, обозначенное как единое целое позицией 10, к которому пристыкован прицеп 15. Последний содержит платформу 20, опирающуюся одним своим концом на пару колес 25.

Прицеп 15 содержит воспламеняемые пропаном удлиненные радиационные нагреватели 30 с использованием ИК-излучения, установленные рядами поперек полосы разрушаемого асфальтового покрытия, которую надо нагревать. Шесть нагревателей 30 образуют батарею 35 нагревателей, где между каждым нагревателем установлен перемешивающий элемент 40.

Каждый перемешивающий элемент 40 простирается поперек полосы разрушаемого асфальтового покрытия, которое надо нагревать, и содержит большое число перемешивающих лопаток, установленных по существу перпендикулярно асфальтовому покрытию для обеспечения перемешивания разрушенного асфальта.

Перемешивающие лопатки располагают на расстоянии примерно 12,7 мм над неразрушенным асфальтовым покрытием с целью предотвращения повреждения лопаток и неразрушенного асфальтового покрытия. Сзади батареи нагревателей 35 установлена ровняльная доска 45 для образования ровной поверхности ломанного материала. В процессе работы ровняльная доска 45 упирается в ломанное асфальтовое покрытие.

Сзади прицепа 15 имеется дополнительный смеситель 50, содержащий шнек 55 и полок 60 для перемешивания. Шнек 55 расположен поперек разрушенного асфальтового покрытия и предназначен, чтобы помогать перемешивать ломанный асфальт, который мог быть неравномерно перемешан перемешивающими элементами 40, поскольку имеется слой ломанного асфальта толщиной 12,7 мм, который не перемешивается постоянно.

Таким образом, шнек 55 упирается в неразрушенное асфальтовое покрытие и служит для обеспечения перемешивания ломанного асфальта снизу доверху и его последующей подачи на полок 60.

Последний расположен так, что он прилегает к неразрушенному асфальтовому покрытию. Полок 60 обеспечивает равномерное распределение ломанного асфальта по существу по всей ширине дорожного покрытия, которое надо рециркулировать.

К транспортному средству 10 с помощью любого подходящего механизма сцепки 65 пристыкован прицеп 15. Управление колесами 25 прицепа 15 можно осуществлять дистанционно через микропроцессор (не показан), установленный на транспортном средстве 10.

Транспортное средство 10 содержит платформу 70, опирающуюся на передние колеса 75 и задние колеса 80, управление которыми осуществляется с помощью сигналов дистанционного управления, подаваемых водителем из кабины 85, расположенной впереди транспортного средства 10.

На переднем конце транспортного средства 10 установлено измельчающее устройство. Последнее содержит дробилку 95, простирающуюся по всей ширине рециркулируемого асфальтового покрытия.

В альтернативном варианте измельчающее устройство может содержать несколько дробилок (не показаны), обеспечивающих аккумулирующий эффект полноширотной дробилки 95, см. , например, дробилки, раскрытые в патенте США 4.850.740. Дробилка 95 установлена на V-образных распорках 100, соединенных с несущей балкой 110, прикрепленной к платформе 70 транспортного средства 10. Сзади дробилки 95 установлена ориентированная вертикально лопатка 115, идущая вниз до уровня режущих кромок дробилки 95.

В задней части транспортного средства 10 установлена батарея нагревателей 120, содержащая шесть рядов воспламеняемых пропаном удлиненных радиационных нагревателей 125 аналогичных нагревателям 30 прицепа 15, описанным выше.

Между каждыми двумя соседними нагревателями 125 установлен перемешивающий элемент 130, по существу такой же, как перемешивающий элемент 40, расположенный между нагревателями 30 прицепа 15, описанными выше. Позади батареи 120 установлена ровняльная доска 135, аналогичная по конструкции и назначению ровняльной доске 45 прицепа 15, описанной выше.

На заднем конце транспортного средства 10 установлен дополнительный смеситель 140, содержащий шнек 145 и полок 150 для перемешивания. Дополнительный смеситель 140 имеет ту же конструкцию и назначение, что и дополнительный смеситель 50 прицепа 15, описанный выше.

Следует оценить по достоинству тот факт, что дополнительный смеситель 140 можно крепить либо сзади транспортного средства 10, либо спереди прицепа 15.

Платформу 70 транспортного средства 10 можно использовать для размещения на ней ряда различных устройств, обычно используемых в процессе работы оборудования для рециркуляции асфальта.

Так, например, на платформе 70 можно разместить резервуар 150 с пропаном для подачи топлива к батареям нагревателей 35 и 120. Кроме того, на платформе 70 можно разместить емкости 155 с асфальтовыми добавками и емкости 170 с добавками заполнителя.

Емкость 155 для асфальтовых добавок можно использовать для подачи свежего асфальта или восстановленного асфальта в асфальт во время его обработки.

Так например, свежий асфальт или восстановленный асфальт можно добавлять в асфальтовое покрытие:
I) перед батареей нагревателей 120;
II) между батареями нагревателей 120 и 35;
III) после батареи нагревателей 35, или
IV) одновременно с применением любой одной или обеих батарей 120 и 35.

Можно, конечно, добавлять свежий асфальт или восстановленный асфальт, используя комбинацию из двух или более возможных вариантов I), II), III) и IV).

Особенно предпочтительный аспект предлагаемых способа и устройства касается добавления заполнителя в асфальтовое покрытие. Это может быть сделано в любой удобный момент или моменты в течение процесса.

Так, например, заполнитель из емкости (или бункера) 160 можно добавлять в асфальтовое покрытие:
I) перед дробилкой 95,
II) перед батареей нагревателей 120,
III) между батареями нагревателей 120 и 35,
IV) после батареи нагревателей 35, или
V) одновременно с применением любой одной или обеих батарей нагревателей 120 и 35.

Можно, конечно, добавлять свежий асфальт или восстановленный асфальт, используя комбинации из двух или более возможных вариантов I), II), III) и IV).

Если применяют вариант I), то улучшается смазка при разрушении. Заполнитель предпочтительно добавляют при комнатной температуре в точке после дробилки 95 и перед батареей нагревателей 120.

Это конкретный признак, отражающий преимущества настоящего изобретения, поскольку заполнитель становится нагретым при последующих операциях нагревания/перемешивания, в результате чего отпадает необходимость получения заполнителя в подогретом виде.

Хотя совсем необязательно нагревать асфальтовое покрытие перед его разрушением, предпочтительно использовать подогреватель 90 перед дробилкой 95. Выбор подогревателя не имеет конкретных ограничений, такие устройства можно приобрести у различных поставщиков.

Рассматриваемое здесь перемешивание проще понять при рассмотрении фиг. 3 и 4. На фиг. 3 в увеличенном масштабе и в разрезе показан перемешивающий элемент 130.

Как показано на чертеже, перемешивающий элемент 130 содержит лопатку 132, установленную на расстоянии примерно 12,7 мм над неразрушенным асфальтом.

Очевидно, что в процессе работы верхушка лопатки 132 будет погружена в ломанный верхний слой, который был разрушен на глубину 38,1 мм. Лопатка 132 поддерживается над неразрушенным асфальтовым покрытием, чтобы избежать как ее повреждения, так и повреждения неразрушенного покрытия. Расстояние между лопаткой и неразрушенным покрытием, как уже отмечалось, составляет 12,7 мм.

Должно быть совершенно ясно, что точное расстояние не является решающим, при условии, что оно не должно быть настолько мало, чтобы привести к повреждению лопатки, или настолько велико, чтобы быть причиной неэффективного перемешивания.

Так, например, предусматривается использование упруго смещающейся (т.е. пружинящей) лопатки, контактирующей в процессе работы с неразрушенным покрытием и опирающийся на свою упругую опору, чтобы избежать повреждения.

Лопатка 132 установлена в соответствующем корпусе 134, обеспечивающем ее регулировку в вертикальной плоскости. Корпус 134 прикреплен к стойке 136, которая в свою очередь соединена с несущей балкой 138, соответствующей ширине батареи нагревателей 120. Балка 138 может прямо или косвенно соединяться с платформой 70 с помощью любых обычных соединительных средств (не показаны).

Должно быть совершенно ясно, что перемешивающий элемент 40 на прицепе 15 может быть, а предпочтительно - должен быть, такой же конструкции, как перемешивающий элемент 130, изображенный на фиг. 3.

Как показано на фиг. 4, последовательные перемешивающие элементы 130a и 130b установлены в шахматном порядке так, что их соответствующие лопатки 132a и 132b смещены относительно друг друга.

Такая компоновка эффективно обеспечивает образование каналов, по которым может проходить ломанный верхний слой, как показано в правой части фиг. 4.

Это приводит к образованию борозд или валиков в ломанном верхнем слое поверх неразрушенного асфальтового покрытия, при этом во время каждого прохода перемешивающего элемента 130 происходит перемешивание ломанного слоя.

Ниже со ссылками на фиг. 5 будет описана работа устройства согласно настоящему изобретению, с помощью которого воплощается предлагаемый способ. Направление движения устройства показано стрелкой 200.

Первоначально имеется асфальтовое покрытие с верхним слоем 205, который требуется рециркулировать. Верхний слой 205 подогревают с помощью нагревателя 90 до температуры порядка от 37,8 до 176,7^oC.

Затем нагретый верхний слой 205 разрушают, в данном случае - дробилкой 95, на глубину по меньшей мере 38,1 мм, а предпочтительно - на глубину порядка от 50,8 до 76,2 мм, для получения ломанного верхнего слоя.

После этого ломанный верхний слой обрабатывают батареей нагревателей 120, содержащей перемешивающие элементы 130, установленные между каждыми двумя соседними удлиненными нагревателями 125.

Что касается этого момента, то надо понимать, что для большей ясности и простоты изображения, ломанный верхний слой не показан на фиг. 5.

Каждый нагреватель 125 батареи 120 нагревает ломанный слой, который затем перемешивается лопатками 132 перемешивающих элементов 130 перед последующим нагреванием и/или обработкой. Нагревательная батарея 120 эффективно обеспечивает непрерывное нагревание и перемешивание (или смешивание) ломанного верхнего слоя в то время, как он находится на неразрушенном асфальтовом покрытии, расположенном под ним.

Ровняльная доска 135, установленная на конце батареи нагревателей 120, служит по существу для устранения рисунка в виде борозд или валиков ломанной верхнего слоя, чтобы обеспечить относительно ровный и равномерно распределенный ломанный верхний слой, располагающийся поверх неразрушенного асфальтового покрытия.

Как отмечалось выше, ровняльная доска 135 опирается на неразрушенное асфальтовое покрытие, чтобы способствовать перемешиванию разрушенного верхнего слоя, материал которого миновал перемешивающие элементы 130. Использование ровняльных досок хорошо известно в данной области, а поэтому не требует дальнейшего детального ее рассмотрения.

После ровняльной доски 135 нагретый разрушенный верхний слой проходит через дополнительный смеситель 140. Шнек дополнительного смесителя 140 опирается на поверхность неразрушенного асфальтового покрытия и служит для осуществления перемешивания снизу доверху разрушенного верхнего слоя.

Это означает, что часть разрушенного верхнего слоя, материал которого проходит под перемешивающими элементами 130, сгребается, перемешивается и распределяется на полок 150, служащий для перераспределения смеси по существу равномерным слоем на асфальтовое покрытие.

Для ясности и простоты изображения, батарея нагревателей 35, перемешивающие элементы 40, ровняльная доска 45 и дополнительный смеситель 50 прицепа 15 не показаны на фиг. 5, поскольку совершенно очевидно, что эти узлы функционируют так же, как их соответствующие аналоги на транспортном средстве 10, показанные на фиг. 5.

После последней батареи нагревателей можно, при желании, добавлять свежий или восстановленный асфальт, а смесь из свежего асфальта или восстановленного асфальта и нагретого ломанного верхнего слоя можно перемешивать, как схематично показано стрелками 220, в шнековой мешалке (не показана). Смешанный материал подвергают дальнейшей обработке путем его разравнивания с помощью шаблона 225.

Очевидно, что предложенные способ и устройство могут иметь различные изменения и модификации без отступления от духа и существа изобретения.

Так, например, перед интенсивным нагреванием и перемешиванием можно применить целый ряд способов разрушения. Хотя в качестве операции для получения ломанного слоя было описано дробление, для специалиста в данной области очевидно, что можно применять киркование, рыхление и т.п.

Следовательно, хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на проиллюстрированные варианты его воплощения, их не следует понимать в ограничительном смысле.

Для специалистов в данной области очевидно, что возможны иные варианты воплощения, отличающиеся от тех, которые раскрыты в описании. Следовательно, на подобные варианты или модификации также распространяется прилагаемая формула изобретения.

Реферат

Изобретение относится к дорожному строительству. Способ рециркуляции асфальтового покрытия включает: а) обеспечение асфальтового покрытия, имеющего верхний слой, подлежащий рециркуляции; б) разрушение верхнего слоя на глубину порядка 38,1 мм для получения ломанного верхнего слоя; в) нагревание и перемешивание материала разрушенного верхнего слоя на асфальтовом покрытии до температуры примерно от 37, 8 до 176,7^oC с целью получения нагретого ломанного верхнего слоя, по существу не содержащего влаги; и г) прессования нагретого ломанного верхнего слоя получения рециркулированного дорожного покрытия. Раскрыто также устройство, предназначенное для осуществления указанного способа. Технический результат - улучшение прогрева и кирковки асфальтового покрытия и получение улучшенного регенерированного покрытия. 5 с. и 34 з.п.ф-лы, 5 ил.

Формула