Útépítőgépek, tömörítőgépek, Építőanyag-ipari gépek alapok Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék Közlekedési pályák Útépítőgépek, tömörítőgépek, Építőanyag-ipari gépek alapok Összeállította: Gyimesi András andras.gyimesi@logisztika.bme.hu +36 20 492 72 33 Budapest 2014.

Aszfaltburkolatú útpálya Betonburkolatú útpálya Burkolat típusok Aszfaltburkolatú útpálya Betonburkolatú útpálya

Talajstabilizáció A talajstabilizáció lényege: A talaj „teherbírásának” növelése különböző anyagok hozzákeverésével. Talajstabilizációs technológiák: Mész stabilizáció Cement stabilizáció Mész-cement stabilizáció

Talajstabilizációs géplánc Munkaműveletek: – a talaj fellazítása bontófoggal ( 1 ) – a talaj aprítása marótárcsával ( 2 ) – a hiányzó szemszerkezetű anyag, vagy a cement ( 3 ) és a víz ( 4 ), vagy a bitumen kiszórása, ill. elterítése. – a kiszórt anyagok és az eredeti talaj összekeverése marótárcsával ( 5 ) – a stabilizált réteg betömörítése felületi vibrátorokkal ( 6 ) és tömörítő hengerekkel ( 7 )

Talajstabilizáló gép felépítése Vontató Vázszerkezet Maróhenger Kezelőállás

Talajstabilizáló gép felépítése Hátsó ajtó Maróhenger Törőelem Első ajtó

Burkolat-terítőgépek (finiserek) ASZFALT BETON 30 - 300 mm, Több réteg, rétegenként terítve 180 - 600 mm, Egy menetben bedolgozva Terített réteg Előzetes Végleges finiserrel (nagyobb hatékonyságú vibrátorok) Előzetes Végleges   finiserrel hengerléssel Tömörítés Kiegészítő egy- ségek, gépek A finiser aszfalttal kapcsolatban lévő részei fűthetőek A finiser után: érdesítő és utókezelő berendezések Közvetlen adagolású, kis telje- sítményű aszfaltfiniser 1. billenőplatós gépkocsi 2. adagolótartály 3. tolólemez 4. Szintezőlap 5. döngölőpalló 6. vibrációs tömörítőlap 7. támasztógörgő Aszfaltfiniser munka közben

Kaparószalagos aszfaltfiniserek 1. aszfalt szállító jármű 2. adagolóbunker 3. kaparószalag 4. tolólemez 5. szintezőlap 6. vázszerkezet 7. elosztócsiga 8. döngölőpalló 9. tömörítőlap 10. támasztógörgő Kötelékben dolgozó finiserek Adagolóbunker töltése

Kaparószalagos aszfaltfiniser felépítése

Kaparószalagos aszfaltfiniser felépítése Fogadóbunker Kaparószalag és a terítőcsigák Járómű típusok: Lánctalpas Gumikerekes Gumihevederes Lánctalpas járszerkezet Gumikerekes járszerkezet

Kaparószalagos aszfaltfiniser terítőpadjának felépítése Terítőpad elemei: Vonókeret Döngölő [1] Vibrációs simítólap(ok) {Dynapac} [4] Nyomóléc(ek) {Vögele} [2, 3] Padfűtő berendezés: -gázos -villamos 1

Kaparószalagos aszfaltfiniser terítőpadjának működése A leterített rétegvastagság beállítása a padkeret elején lévő két darab munkahengerrel történik. A keret elejének emelésével növeljük, süllyesztésével csökkentjük a leterített anyag vastagságát. • Húzóerő, amely a vontatási ponton hat (F1) • Az aszfalt keverék ellenállása (F2) • A simítóegység súlya (F3) • A simítóegység által kifejtett tömörítő erő (F4) • A simítóegység alja és az alatta lévő anyag közti súrlódási erő (F5) • A tömörítés alatt lévő anyag által kifejtett függőleges ellenállási erő (F6)

A tömörítési folyamat sajátosságai Az aszfaltfiniser által terített aszfalt tömörítése három részfolyamatra bontható: Az első fázis során az adalékanyag szemcséinek mozgatása történik, azaz a nagyobb szemcsék kialakítják a burkolat szerkezetét meghatározó kővázat. Ennél a folyamatnál a kétdobos vibrációs, vagy gumikerekes hengert alkalmazzák. A gumihenger kerekei nyomot hagynak a pálya felszínén, emiatt csak az alsóbb rétegeknél használják. A vibrációs henger alkalmazása jobb, mert a vibráció miatt nagyobb rétegvastagságot mozgat át. Figyelni kell a vibrációs paraméterek helyes beállítását, nehogy a nagy frekvencia és amplitúdó hatására összetörjön az adalékanyag. Sokszor kis tömegű acéldobos hengert használnak az első fázis hengerlésekor. A második fázis során kismértékű tömörítés történik, erős adalékanyag váz jön létre, erősödik a szemcsék közti kapcsolat. Ennél a fázisnál a gumihenger előnyös, mivel a kerekek nagyobb felületen érintkeznek a tömörítendő aszfalttal, mint az acéldobos henger, ezen kívül „gyúró” hatást fejtenek ki, ami előnyös. Az utolsó fázis során az esztétikus, sima felszín kialakítása a cél. Itt már statikus acélköpenyes hengereket alkalmaznak. A tömörítési folyamat során a hengernek a finiser felőli dobja legyen hajtott, hogy irányváltáskor a keletkező anyaggyűrődéseket a távolabbi dob elsimítsa. Fontos, hogy az aszfalt hőmérséklete ne legyen túl magas, mert akkor nagy viszkozitású anyagként viselkedik és nem tömöríthető megfelelően a kúszás miatt, ha túl hideg, akkor pedig nem alakítható.

Talajok fázisos összetétele Talajtömörítés Talajok fázisos összetétele Proctor görbe Vh – hézagtérfogat Vl – levegő térfogata Vv – víz térfogata Vsz – szilárd szemcsék térfogata Vö – össztérfogat

Különböző talajtípusoknál alkalmazható tömörítőgépek Azonos szemcseméretű talajok→vibrációs tömörítés Vegyes szemszerkezetű talajok→kis frekvenciás vibrációs tömörítés Levegő- és vízkiszorítás→statikus acél juhláb és gumi hengerek Homok és kavics→vibrációs hengerek Agyag és iszap→bütykös henger, ill juhláb henger, esetleg gumihenger

TÖMÖRÍTŐGÉPEK Tömörítő hengerek Vibrátorok Döngölőgépek Vontatott Az előző rész tartalmából… TÖMÖRÍTŐGÉPEK Tömörítő hengerek Vibrátorok Döngölőgépek Vontatott Mozgatás módja Felületi vibrátor Forgattyús hajtású Önjáró Vontatott Robbanómotoros Henger kialakítása ( pl: finiserek tömö- rítőegységei ) Ejtősúlyos Sima köpenyű Önjáró vibrolap Acél henger Bütykös henger Verődugattyús Irányított gerj. Gumiabroncsos Körgerjesztésű Statikus Belsővibrátor Tömörítő hatás Vibrációs

Önjáró hengerek Jellegzetes szerkezeti változatok a. acélköpenyű b. gumiköpenyű henger Gumikerekes henger kerék- elrendezése Feszültség-eloszlás a tömörített anyagban

Önjáró hengerek a. acélköpenyű b. egypalástú henger c. kombi henger tandemhenger b. egypalástú henger c. kombi henger d. gumihenger e. bütykös henger

Vibrációs tömörítés Forgásirány hatása a tömörített felület minőségére A vibrációs tömörítés lényege: A talaj szemcséire periodikusan változó tömegerő hat. Ez az erő a szemcséket „lebegésbe” hozza, így az elrendeződés súrlódás nélkül megy végbe. Vibrációs tömörítésnél nagy amplitúdóval és kis frekvenciával tömörítenek laza talajokat, vagy mélyebb rétegeket. Nagy frekvenciával és kis amplitúdóval pedig kötött talajokat kis rétegvastagság esetén. A gerjesztett rezgés frekvenciájának a talaj sajátfrekvenciájának közelében kell lenni. Forgásirány hatása a tömörített felület minőségére Gerjesztéstípusok: körgerjesztés: egyszerű konstrukció, egy gerjesztő egység, mindig a haladási irányba kell, hogy forogjon az excenter! irányított gerjesztés: 2 gerjesztőegység, a talajban egyszerre kelt dinamikus nyomást és nyírást. oszcilláció: 2 gerjesztő tömeg nyomatékot kelt a henger dobján, ami a talajban nyomó és nyíró feszültséget kelt, így a szemcsék vízszintes irányban rendeződnek. A függőleges tömörítő erőt a dob súlya adja. Gerjesztési módok összehasonlítása

Körgerjesztésű vibrációs tömörítőlapok 1. motor 2. ékszíjhajtás 3. gerjesztő tömeg 4. tömörítőlap 5. gumirugó A haladási irány megváltoztatása a gerjesztőegység forgásirányváltásával történik. Alkalmazási terület: talajtömörítés aszfalttömörítés

Irányított gerjesztésű vibrációs tömörítőlapok 1. motor 2. ékszíjhajtás 3. tömörítőlap 4. gerjesztő egység 5. előtét tengely 6. hajtó fogaskerék 7. szinkronizáló fogaskerékpár 8. excenterek 9. gumirugó A gerjesztőegység hajtása

Motoros döngölőgépek

Beton-bedolgozógépek (betonfiniserek) Rúdvibrátor szerkezete 1. haladómű 2. csúszózsaluzat 3. betonelosztó csiga 4. rúdvibrátor 5. felületi vibrátor 6. lengő simítógép 7. motor 8. gerjesztő tömeg 9. tápkábel 10. hidraulikus munkahenger 11. billentő tengely 12. laprugó Burkolat terítése Útpálya szegély készítése betonfiniserrel

Hézagbetét adagolóval ellátott betonfiniser Hézagbetét: a tágulási hézagokba beépített, tapadásgátló anyaggal bevont acélrudak Feladata: a betontáblák függőleges irányú elmozdulásának megakadályozása. 3. lánctalpas haladómű 4. magassági állítás 5. vázszerkezet 6. elosztócsiga 7. rúdvibrátor-sor 8. lehúzó zsaluzat 9. hézagbetét adagoló 10. házagbetét vibrátor 11. keresztirányú simító 12. hosszirányú simító 13. szintérzékelők 14. vezetőhuzal 1. laza betonkeverék 2. tömör betonburkolat Több sávban épített burkolat keresztirányú hézagbetétei Hosszirányú hézagbetét adagoló

A beton és aszfalt alapanyagai Összetevők Adalékanyag homok+kavics (esteleg zúzalék) homok+zúzalék (esetleg kavics) Kötőanyag cement+víz (vegyi folyamat) bitumen Adalékszer vegyszerek (többnyire folyadékok) szemcsés, vagy szálas adalékok töltőanyag kőporok (speciális esetben) mészkőliszt (filler)

Burkolati anyagok gyártása  Adalékanyag előállítása (kőbánya, kavicsbánya):  kitermelés  feldolgozás – aprítás – osztályozás – tisztítás  Keverék elkészítése (keverőtelep):  alapanyagok fogadása, tárolása: – adalékanyag: frakciónként, szabadtéri, vagy zárt tárolórekeszekben – poranyagok (cement, mészkőliszt): zárt silókban (sűrített levegős anyagfeladás) – bitumen: tartályokban, folyékony állapotban  összetevők mérlegelése, adagolása: – tömeg mérés, a tervezett összetételnek („recept”) megfelelő mennyiségben – tartályos, vagy szállítószalagos elektronikus mérlegekkel  adalékanyag szárítása (csak aszfalt): – szakaszos üzemű telep: szárítódobban, majd újraosztályotás, és mérlegelés – folyamatos üzemű keverőtelep: szárító-keverődobban  keverés: kényszerrendszerű keverőgéppel (aszfalt, foly. üzem: szárító-keverődob)  kiszállítás: billenőplatós gépkocsival (beton: betonkeverő- szállítókocsival)  Burkolati anyag bedolgozása (építés helyszínén):  terítés, tömörítés: aszfalt-, ill. betonfiniserrel  érlelés, pihentetés (beton)  utókezelés (beton)

Kavicsbánya 8 7 9 1. vonóvedres kotró 2. szállítószalag Víz Fa, stb. Szennyvíz Fém 8 7 9 1. vonóvedres kotró 2. szállítószalag 3. „alagút” szalag 4. fémleválasztó szalag 5. adagoló 6. osztályozógép 7. mosó berendezés 8. aprítógép 9. osztályozógép 10. leválasztó tartály 11. hidraulikus osztá- lyozó berendezés 12. zagyszivattyú 13. vízszivattyú

Pofás törőgépek szerkezeti kialakítása Kétingás (egyszerű lengőmozgású) törő Egyingás (összetett lengőmozgású) törő 1. álló törőpofa 2. mozgó törőpofa 3. pofa tengely 4. nyomólap 5. hajtórúd 6. excenteres hajtótengely 7. lendkerék 8. ékes résnyílás állító szerk. 9. vázszerkezet 10. támasztó csavarrugó 11. kopóbetétek 12. kiegyensúlyozó tömeg 13. résnyílás állító lemezek 14. villamos motor 15. ékszíjhajtás

ADALÉKANYAG OSZTÁLYOZÁSA Mechanikus Hidraulikus  a víznél nagyobb sűrűségű szemcsék ülepedési sebessége a méretüktől függ  a víznél könnyebb szennyezőanyagok a zagy fel- színére felúszva, a túlfolyón távoznak (tisztítás) Síkrosták Dobrosták Mechanikus osztályozás alapelve Résnyílás ( log d ), mm Anyagmennyiség ( Q ), % „Vizes” osztályozás:  a nagy szemcséket (d > 4 mm) vízsugár alatt sík- rostán (lásd: fotó) frakciókra bontják  a zagyot (víz + d < 4 mm szemcsék + szennyezők) hidraulikus berendezéssel tovább osztályozzák

Irányított gerjesztésű vibrációs rosták Irányított gerjesztés létrehozása: Szemcse mozgása: „mikrodobás” Két azonos méretű kiegyensúlyozatlan tömeg ellentétes irányú forgatásával. A szemcse a rostasíktól ütemesen elválva ferde hajítással mozog előre. Egy excenter gerjesztőereje: A mikrodobás feltétele: Eredő gerjesztőerő: m . g v 0 a m . a . sin a „Meleg üzemű” rosta (aszfaltkeverő telephez) Vibromotor szerkezeti kialakítása 1. tengely 2. motor forgórész 3. motor állórész 4. rögzített excenter 5. állítható excenter 6. védőburkolat 1. rostakeret 2. rostasíkok 3. vibromotorok 4. támasztó rugók

Bitumen Kőolajból állítják elő vákuumdesztillálással, az üzemanyaggyártás egyik „mellékterméke”. Az útépítési bitumenekkel szemben támasztott követelmények: Az ásványi anyag felületét egyenletesen vonja be és jól tapadjon hozzá; Megfelelő legyen a hőérzékenysége, azaz alacsony hőmérsékleten ne váljon rideggé, ill. magas hőmérsékleten túlzottan ne lágyuljon meg; Hőálló legyen, vagyis az aszfaltgyártás hőmérsékletén ne következzen be minőségi romlás; Lassan öregedjen, azaz kötőképességét és rugalmasságát hosszú ideig tartsa meg. Bitumenek fajtái Minősítés Lágyuláspont (°C) Felhasználási terület Lágy bitumen (kis viszkozitás) 40-50 Felületi bevonatok Középkemény bitumen (közepes viszkozitás 50-60 Melegaszfaltok egy része Kemény bitumen (nagy viszkozitás) 60-70 Hengerelt- és öntöttaszfaltok

Bitumenek típusai Útépítési bitumen: szobahőmérsékleten szilárd halmazállapotú. Kevert aszfaltokhoz a meleg és forró eljárásos technológiáknál alkalmazzák; Modifikált bitumen: a normál útépítési bitumenhez adott különböző adalékanyagok (polimerek, gumiadalékok) megváltoztatják a bitumen egyes tulajdonságait. Pl.: javulnak a tapadási tulajdonságok, töréspont lecsökken; Hígított bitumen: útépítési bitumenből állítják elő oly módon, hogy magas hőmérsékleten oldószert (gázolja, petróleum, kerozin), ill. tapadásjavító szereket kevernek a bitumenhez. Akkor köt meg, amikor az oldószer elpárolog. Hideg, vagy félmeleg eljárásoknál alkalmazzák, erősen visszaszorult a magas üzemanyagárak és tűzveszélyesség, környezetvédelem miatt. Bitumenemulzió: szobahőmérsékleten folyékony, kis viszkozitású diszperz rendszer, ami 50-60 tömeg% mennyiségű 1-5 mikron nagyságú cseppekre oszlatott bitumenből és 40-50 tömeg% vízből áll. A bitumenrészecskék pozitív tőltésűek, az kőanyag kvázi negatív, így elektrokémiai kötéssel, jó tapadással vonja be az ásványi szemcséket. A kötés még a víz elpárolgása előtt megtörténik.

SZAKASZOS üzemű aszfaltkeverő telepek 4 SZAKASZOS üzemű aszfaltkeverő telepek 14 6 4 10 Vízszintes elrendezésű aszfaltkeverő telep 1. előadagoló bunkerek 2. szalagmérleg 3. szállítószalag 4. szárítódob 5. melegelevátor 6. osztályozógép 7. mérlegek 8. kőliszt tároló siló 9. poranyag elevátor 10. keverőgép 11. készanyag tároló 12. bitumen tartály 13. bitumen előmelegítő 14. porleválasztó 15. elszívó ventillátor 16. irányító fülke 17. felvonó puttony 18. sodronykötél 19. kiszállító kocsi Több-rekeszes készanyag tároló

Aszfaltkeverő telepek ( folytatás ) 2 1 3 4 5 6 9 8 7 Áttelepíthető (mobil) keverőtelep 1. melegelevátor 2. osztályozógép 3. zúzalékrekeszek 4. zúzalék mérleg 5. keverőgép 6. készanyag tároló 7. poranyag tároló 8. bitumen mérleg 9. poranyag mérleg Keverőtelep (pipacsokkal) Torony-rendszerű keverőtelep

FOLYAMATOS üzemű aszfaltkeverő telep 13 5 1. előadagoló bunkerek 2. gyűjtő szállítószalag 3. szalagmérleg 4. feladó szállítószalag 5. szárító-keverődob 6. előtároló tartály 7. felvonó puttony 8. kőliszt tároló siló 9. szállítócsigás adagoló-mérleg 10. bitumen tároló tartály 11. bitumen előmelegítő 12. bitumen adagolószivattyú 13. porleválasztó 14. bontott aszfalt bunkerek 15. szalagmérleg (bontott aszfalthoz) 16. felvonó pálya 17. emelőkötél (csörlőhöz) 18. készanyag tároló 19. hulladék tároló 20. vezérlő fülke

Szárítódob funkciói, anyag-mérleg Szárítódobok Víztelenítés + Porelszívás = Szárítás Lapátozás Szárítódob funkciói, anyag-mérleg Közvetlen fűtésű keverőtér (nyitott lapátok) Poranyag és adalék- szerek beadása Bitumen beadása Közvetett fűtésű (zárt lapátok) Bontott aszfalt feladása Zúzalék Szárító-keverődob

Porleválasztás, porszűrők Porleválasztó típusok (a porszemcse méretétől függően) Az aszfaltkeverő telepek porelszívó és porleválasztó rendszerbe bekötött gép- egységek: – szárítódob – melegelevátor – melegrosta és a tárolórekeszek – adalékanyag mérlegtartály – keverőgép Párhuzamos elrendezésű zsákos (filcszűrős) porleválasztó a. porleválasztás b. zsákok tisztítása 1. szűrőzsákok 2. szűrőkamra 3. porcsiga 5. befúvató kocsi 6. sínpálya

Öntöttaszfalt főző berendezések Vízszintes tengelyű Telepített üzem (keverőtelep) Mobil kivitel (masztikátor) Függőleges tengelyű Vízszintes tengelyű aszfaltfőző Függőleges tengelyű berendezés

Beton összetétele Adalékanyag: homok, kavics, zúzottkő, salak Kötőanyag: cementpép = cement + víz Adalékszerek: kötésgyorsítók, kötéslassítók, képlékenyítők, légpórusképzők Kiegészítő anyagok: finomszemcséjű anyagok, melyek javítják a beton egyes jellemzőit. A beton szilárdulása a cementpép kémiai-ásványtani reakciói eredményeként megy végbe. A beton nyomószilárdsága egy nagyságrenddel nagyobb, mint a húzószilárdsága. A húzó-szilárdság növelésére betonacéllal és/vagy előfeszítéssel erősítik a betont. A beton és az acél jól dolgozik együtt (tapadás, hőtágulás), az acél veszi fel a húzófeszültségeket. Előfeszítésnél a betonba nyomófeszültséget viszünk be, így növelni tudjuk a húzó-szilárdságot. A beton szilárdságát befolyásoló tényezők: Víz-cement tényező, cementtartalom Adalékanyag minősége és kiegészítő anyagok fajtái Pórus és légbuborék tartalom

B. áttelepíthető kivitel BETONGYÁRAK Vízszintes elrendezésű keverőtelepek Toronyrendszerű betongyár A. mobil kivitel (csillag depóniával) 1. szalagalagút 2. szállítószalag 3. forgó surrantó 4. rekeszes ada- lékanyag siló 5. adalékmérleg 6. cement siló 7. cement szállí- tócsiga 8. cementmérleg 9. vezérlőpult 10. keverőgép B. áttelepíthető kivitel (soros adagolóval) 10 9

Betongyárak anyagfeladása Soradagolós, felvonó puttonyos Betongyárak anyagfeladása Elevátoros anyag- feladás Száll. szalagos anyagfeladás

Folyamatos üzemű betonkeverő telepek 1. szalagmérleges soradagoló 2. gyűjtőszalag 3. feladó szalag 4. cement siló 5. cement szállító- csiga 6. cementmérleg 7. cement adagolócsiga 8. víz mérő-adagoló csővezeték 9. foly. üzemű keverőgép 10. beton kiszállító szalag Technológiai folyamat 9 Betonkiadás (gyűjtőtartályon keresztül) Mobil keverőtelep

Függőleges tengelyű betonkeverők Bolygó- lapátozású keverőgép Rotoros keverőgép 7. fogaskerék áttétel 8. ürítőajtó 9. ajtónyitó hajtómű 10. töltőnyílás 11. víz bevezető cső 12. hajtómű 13. álló fogaskerék 14. legördülő fogas- kerék 15. bolygómozgású lapátok 16. munkahenger 17. kopólemezek 1. keverőedény 2. keverőmű 3. keverőlapát 4. faltisztító lapát 5. motor 6. ékszíjhajtás

Vízszintes tengelyű keverőgépek Egytengelyes gép lapátozása Kéttengelyes keverő lapátozása és az anyagáramlás Kéttengelyes keverőgépek hajtása Folyamatos üzemű keverőgép A. egymotoros B. kétmotoros 1 7 4 5 6 3 2 1. motor 2. ékszíjhajtás 3. hajtómű 4. szinkronizáló fogaskerékpár 4. kardántengely 5. keverőtengely 6. töltőnyílás 7. ürítőnyílás 1. motor 2. ékszíjhajtás 3. csigahajtómű 5. kúpkerék áttétel 6. kardántengely

Keverőtelepek vezérlése Kezelőfülke, a folyamatot irányító számítógéppel Keverőtelepek vezérlése Betongyári víz-homok korrekció Aszfaltkeverő telep részfolyamatainak irányítása és ellenőrzése A. Előadagoló B. Bitumen tartályok C. Szárítódob, olajégő D. Teljes folyamat