Укладка асфальта по-американски

Американская и европейские технологии укладки асфальтобетона разошлись в 1940-х годах. Перед американской строительной индустрией стояла задача охватить дорожной сетью огромную территорию, однако технология с уплотнением трамбующим брусом не соответствовала взятым высоким темпам строительства, а потому была разработана своя технология скоростной укладки и соответствующий ей технический комплекс.

Перегрузка смеси из валка подборщиком Barber Greene BG-650

При скоростной укладке схема с загрузкой бункера укладчика непосредственно из кузова самосвала не работает – слишком медленно. Кроме того, нежелательны остановки и контакт самосвала с укладчиком, что приводит к сдвигу уложенного слоя и образованию волн, а это неприемлемо по условиям жестких стандартов США. Американцы сначала формируют впереди укладчика валок с сечением, примерно равным толщине слоя. Укладчик толкает перед собой подборщик, который перегружает смесь из валка в приемный бункер. Помимо простого подборщика, например Barber Greene BG-650 или Carlson WP-800, используют перегружатели, оснащенные вместо приемного бункера подборочным агрегатом.

Для подвоза смеси в Штатах отдают предпочтение большегрузным самосвалам с донной разгрузкой. Водитель, регулируя открытие донных заслонок и скорость автомобиля, сразу укладывает смесь в валок требуемого сечения. При использовании самосвалов с опрокидывающимся кузовом в технологическую цепочку включают формирователь валка – довольно примитивный прицепной агрегат с приемным бункером, из которого через регулируемую заслонку смесь выгружают в валок. Формирователь оснащен мотором, приводящим гидравлику захватов, которыми формирователь зацепляется за колеса самосвала.

Формователь валка

Есть и другой вариант – с выгрузкой смеси в приемный бункер перегружателя, а оттуда в асфальтоукладчик без формирования валка. Перегружатели с накопительным бункером Roadtec SB-2500C, 1500C помимо загрузки укладчика без контакта с ним создают в бункере запас смеси и дополнительно перемешивают ее, устраняя фракционную и температурную сегрегацию. Перегружатели без накопительного бункера Roadtec MTV-1000B/C, Terex-Cedarapids MS-4, Blow-Knox MC 330 перемешивают смесь только в приемном бункере. Таким образом, схема самосвал–укладчик разомкнута: время выгрузки самосвала не зависит от степени заполнения бункера укладчика. Самосвалы быстро сменяются, и укладчик работает непрерывно на большой скорости, не контактируя с ними.

Конструкция американских укладчиков аналогична европейским. Смесь так же загружается в приемный бункер со складывающимися боковыми стенками, или «крыльями», откуда питателями подается в шнековую камеру и далее под рабочий орган – виброплиту, обеспечивающую уплотнение на 80...85% нормативного. В Новом Свете используют подогрев плиты дизельным топливом, но в последние годы получает распространение электроподогрев по причине ужесточающихся требований по охране окружающей среды.

Самосвал с донной разгрузкой

Ширину укладки американцы ограничивают 10 м. Считается, что при большой ширине смесь подвергается фракционной сегрегации при движении от шнековой камеры к уширителям – щебень вытесняется на края слоя. Применение трамбующего бруса при скоростной укладке теряет смысл, так как его отпечатки не перекрывают друг друга, и покрытие приобретает вид стиральной доски. Дальнейшее увеличение частоты ударов ведет к неоправданному росту массы агрегата и нагрузок и на сам агрегат, и на шасси. По этой причине от бруса отказались в пользу уплотнения самоходными катками.

Следующий за укладчиком отряд уплотняющей техники по составу такой же, как в Европе. Основное различие – в длине прохода. При скоростной укладке проход осаживающего, уплотняющего либо отделочного катка достигает 200 м. Соответственно общая длина строительного поезда может составлять 700 м и более, а качество готового покрытия в большей степени зависит от правильного подбора отряда катков, их характеристик, квалификации операторов и контроля исполнения работ.

В России знакомы с американскими укладчиками. Их поставляют Caterpillar, Terex-Cederapids и Roadtec. Была безуспешная попытка продвижения укладчиков Blow-Knox. Корпорация Ingersoll-Rand, которой принадлежит эта марка, пересмотрела свою стратегию в отношении рынков Европы, в том числе России, прибегнув к распространенной практике поглощения популярного местного производителя. IR с поглощением немецкой компании ABG получила шанс успешно освоить европейский рынок. Сегодня IR продвигает дорожно-строительную технику под совместной торговой маркой IR-ABG в Европе, Азии и Америке.

Схема укладчика Roadtec SP-200

Корпорация Caterpillar выпускает для рынка США модельный ряд укладчиков на колесном (АР-800D, АР-900В, АР-1000D) и гусеничном шасси, причем как на стальных гусеницах с резиновыми накладками (АР-650В и АР-1050В), так и цельных резиновых гусеницах (АР-655С и АР-1055D). Это собственное изобретение корпорации быстро подхватили другие производители – транспортная скорость резиновой гусеницы вдвое выше, чем стальной, и тяговое усилие почти такое же, однако она более подвержена износу. Когда Caterpillar вывел на рынок свою первую модель на резиновых гусеницах, продажи укладчиков этой марки сразу подскочили на 40%.

Предусмотрены шесть моделей рабочих органов с виброплитой. Два варианта с фиксированной шириной укладки 8 и 10 футов (2,4 и 3,0 м) – Pavemaster 8B и 10B и два варианта раздвижных: Extend-A-Mat 8-16B (8...16 футов, или 2,4...6,1 м) и Extend-A-Mat 10-20В (10...20 футов, или 3,0...7,4 м). С помощью отрезных башмаков ширину укладки можно сократить на 0,6 м, а уширителями нарастить: обе 8-футовые плиты – до 6,1 м, Pavemaster 10B – до 9,14 м, Extend-A-Mat 10-20В – до 7,37 м. Чтобы придать покрытию поперечный профиль, секции фиксированных плит наклоняют только вниз на 8 или 14°. Секции раздвижных плит отклоняют как вниз на угол до 14°, так и до 2° вверх. Конструкция раздвижных плит традиционная: базовая секция спереди, выдвижные – позади. Механизм телескопирования – это три трубы, образующие треугольник, что придает конструкции жесткость.

Roadtec SP-200

Эти рабочие органы разработаны около 10 лет назад. Не так давно Caterpillar предложил еще две модели раздвижных плит: 8-футовая AS2251 с базовой шириной укладки 2,5 м, отрезными башмаками и уширителями в диапазоне 2,4...7,4 м, а также 10-футовая AS2301 (соответственно 3,05 и 2,4...7,3 м). Их основное отличие – в переднем расположении телескопируемых секций и отсекающем щите. Это решение гораздо удобней при работе на городских улицах с часто меняющейся шириной укладки. Отсекающий щит размещен перед плитой, он оставляет под базовой секцией слой только необходимой толщины, а остальная смесь перемещается вдоль щита к уширителям. У плит традиционной компоновки с задним уширением эту функцию выполняет передняя базовая секция, но у них есть маленький недостаток: при плавном сокращении ширины укладки автоматика сокращает подачу вплоть до полной остановки и включения реверса шнека (если предусмотрено конструкцией), и процесс проходит гладко. Допустим, нужно быстро сократить ширину укладки. Боковой щиток на выдвижной секции будет сдвигать накопившуюся смесь в кучу, которой некуда деваться – передняя базовая секция не пускает. Если условия не позволяют полностью выработать смесь, придется, взяв в руки лопату, отправлять ее обратно в шнековую камеру. С новыми плитами Caterpillar все проще: передняя телескопируемая секция, задвигаясь, своим боковым щитком перемещает всю массу в камеру, откуда та поступает под заднюю базовую секцию, где полностью вырабатывается.

Все плиты Caterpillar оснащены подогревом дизельным топливом с электровоспламенением либо электроподогревом. Нагревательные элементы представляют собой сплошные алюминиевые пластины, такие же, как на укладчиках Bitelli.

Roadtec PR-150

«Младшая» колесная модель АР-800С производительностью 1747 т/ч оснащена двигателем мощностью 80 кВт и работает со всеми плитами за исключением AS2301 с такой же шириной и толщиной укладки – до 300 мм, как и остальные колесные укладчики. Разница в производительности получается за счет значительно меньшей рабочей скорости – 76 м/мин, тогда как у АР-900В – 122 м/мин, у АР-1000В – 114 м/мин. «Старшие» модели АР-900В и АР-1000В оснащены 10-футовыми плитами, а различаются они только двигателями – 114 и 130 кВт соответственно, что дает АР-1000В возможность укладывать с большей скоростью при такой же ширине и толщине слоя, при этом ее производительность достигает 2177 т/ч.

В линейке гусеничных укладчиков две модели со стальными гусеницами – АР-650В и АР-1050В производительностью 1300 и 2177 т/ч и две с резиновыми гусеницами – АР-655С и АР-1055С производительностью 1747 и 2177 т/ч, причем АР-655С представляет собой модернизированную АР-1055С с уменьшенным транспортным габаритом по ширине, так как ее проектировали с учетом продвижения на европейский рынок. Мощность двигателя АР-650В – 90 кВт, остальных моделей – 130 кВт. «Младшие» модели работают с 8-футовыми плитами, «старшие» – с 10-футовыми.

На платформе всех моделей одно рабочее место – кресло и инструментальная консоль с рулевым колесом, передвигающиеся по направляющим от одного борта к другому без выноса за боковой габарит.

Roadtec PR-190 работает в паре с перегружателем SB-2500C

Кроме этого модельного ряда корпорация поставляет на американский рынок укладчики Barber-Greene – старейшей торговой марки в этой отрасли, ныне принадлежащей Caterpillar. В модельном ряду – три колесных и три гусеничных укладчика, оснащенных двигателями, гидравликой и системами управления Caterpillar, также работающих с теми же рабочими органами. В это семейство пока входит подборщик BG-650. Его производство передано сторонней компании, поскольку производственные мощности полностью задействованы под обеспечение спроса на основные виды техники, а с 2006 г. BG-650 вообще исключат из каталога Caterpillar.

Казалось бы, что принципиально нового можно придумать для такой устоявшейся конструкции, как асфальтоукладчик. Компания Roadtec, известная своими перегружателями Shuttle Buggy, опровергает этот тезис. Помимо укладчиков с традиционной компоновкой в ее модельный ряд входят оригинальные конструкции.

Собственный модельный ряд рабочих органов вполне «стандартен». Это 8- и 10-футовые виброплиты с фиксированной шириной укладки S-8 (EH)/ S-10 (EH). Их дополняют уширителями по 660 и 813 мм. Раздвижные плиты серии SC работают в диапазоне 2,5...4,1 м ' и 3,0...5,2 м ' и наращиваются уширителями на 305, 457 и 610 мм. Новые раздвижные
Eagle 8 и Eagle 10, как и плиты серии SC с задним расположением выдвижных секций, предлагают более широкий диапазон укладки: 2,4...4,7 м для 8-футовой плиты и 3,0...5,9 м для 10-футовой. Электроподогрев входит в их базовую комплектацию (для предшественников это опция) и обозначен аббревиатурой ЕН (Electric Heating).

Плита Stretch 20 на гусеничном укладчике Terex-Cedarapids CR-562 (поднят капот моторного отсека)

Замену нагревательных элементов проводят без демонтажа экрана плиты. Автоматическая система контроля поддерживает температуру в диапазоне 150...200 °C. Выбор не ограничен только собственными разработками. Компания Carlson Paving Products, как и Roadtec, входящая в состав многопрофильной корпорации Astec Industries, специализируется на разработке рабочих органов, которые применяют не только с укладчиками Roadtec, но и других производителей, в том числе Caterpillar и Bitelli.

Модельный ряд включает семейства плит EZ Screed III, EZ Screed IV и новинку RoadMaster, предназначенную для работы с малыми укладчиками массой до 1600 кг и устройства проездов, парковок и дорог шириной 2,4...4,5 м. Плиты оснащены гидравлическим вибромеханизмом и электроподогревом. Их основная отличительная особенность – переднее расположение телескопируемых секций. О достоинствах этого решения мы говорили выше. Семейство EZ Screed III состоит из четырех моделей с базовой шириной укладки от 2,4 до 3,7 м и бесступенчатым расширением выдвижными секциями до 4,1...6,1 м. С уширителями максимальная ширина укладки 12-футовой плиты EZIII-12 достигает 7,6 м. Для придания поперечного профиля секции наклоняют до 9%. В семейство EZ Screed IV входят две 8- и 10-футовые плиты с неравнозначным расширением: вправо секция выдвигается на 1 фут дальше. Максимальная ширина укладки с уширителями 10-футовой EZIV-1019 – 7,62 м. Поперечный наклон секций – до 8%. В качестве опции предлагают специальный уширитель, с помощью которого одновременно с укладкой покрытия без швов устраивают асфальтовые бордюры и водосточные желоба. Кроме плит Carlson выпускает подборщик WP-800.

Приемный бункер укладчика Terex-Cedarapids, оснащенный системой Remix

С 8-футовыми плитами работает укладчик PR-155 на резиновых гусеницах и колесный PR-150, с 10-футовыми – гусеничные PR-195 и SP-200 и колесные PR-190 и SP-100B. Укладчики PR скомпонованы традиционно – с приемным бункером и питателем. SP-100B отличается радикально. Это четырехколесная машина с гравитационным бункером, т. е. смесь не подается принудительно питателями в шнековую камеру, а поступает из расположенного прямо над камерой бункера на 11 т самотеком, под действием силы тяжести. Чтобы освободить место для бункера, силовую установку вынесли за переднюю ось, благо гидростатический привод дает свободу компоновки. Высокое положение бункера требует связки с перегружателем Shuttle Buggy или MTV-1000.

Эту концепцию развили в следующей, уже гусеничной модели SP-200. Перед бункером вмонтировали эмульгатор, смешивающий битумную эмульсию, которую через форсунки распыляют на дорогу непосредственно перед укладкой слоя асфальтобетона. Достоинства этой технологии очевидны: эмульсия не прилипает к колесам транспортных средств и строительных машин и не загрязняется. Поскольку промежуток времени между распылением на поверхность эмульсии и укладкой горячего асфальтобетона ничтожен, выдвигаются жесткие требования к скорости усадки эмульсии и соответственно к ее составу и качеству перемешивания. Совмещение нескольких сложных технологий в одной машине существенно ее усложняет и удорожает. Вероятнее всего, немного найдется покупателей SP-200, выигрывающих от такого совмещения.

Roadtec SP-100B

Все укладчики Roadtec комплектуют системой удаления дыма и паров асфальта из шнековой камеры, откуда они по трубопроводам подаются к отдельной высокой выхлопной трубе и выбрасываются в атмосферу. В транспортном положении трубу складывают.

Terex-Cedarapids сформировала стройный и логичный модельный ряд укладчиков: «легкая» серия 300 массой около 15 т, «средняя» серия 400 массой 17...20 т и «тяжелая» «500-я» массой 19...20 т. Каждая серия представлена колесными и гусеничными моделями, причем гусеничные поставляют как с резиновыми, так и со стальными гусеницами с полиуретановыми накладками на башмаки. На укладчики серии 300 устанавливают дизель Cummins мощностью 121 кВт и бункер вместимостью 4,12 м³, на «средние» и «тяжелые» – дизели мощностью 151 и 176 кВт и бункеры 6,2 и 7,56 м³ соответственно.

В базовую комплектацию укладчиков входит патентованная система подъема рамы – мотор-колесо гусеничного укладчика помещено на эксцентрик, при вращении которого меняется дорожный просвет, на колесном укладчике мотор-колесо лишь опускают гидроцилиндрами относительно рамы и таким образом регулируют расстояние между шнеком и поверхностью. Эта функция полезна и при транспортировке укладчика, его погрузке и обслуживании. Такую простоту и конструктивную гибкость дает гидростатический привод. Независимая трехточечная подвеска колес и гусениц позволяет укладчику проходить по неровностям без перекоса рамы, а значит, и рабочего органа.

Укладчик работает в связке с подборщиком Terex-Cedarapids

В базовой комплектации есть и гидрозахват колес самосвала, ультразвуковая система контроля подачи материала, датчики которой устанавлены на плите, перемещаемый по направляющим пульт управления, система поддержки плиты при остановках, система удаления дыма и паров из шнековой камеры, автоматическая система натяжения гусениц, а на укладчиках с резиновыми гусеницами – система предупреждения о возможном сходе гусеницы.

Под заказ компания комплектует «средние» и «тяжелые» укладчики антисегрегационной системой Remix. Вместо ленточных питателей, входящих в базовую комплектацию, устанавливают две пары вращающихся во встречном направлении шнеков. Они интенсивно перемешивают материал, выравнивая состав, и нагнетают в шнековую камеру.

«Легкие» укладчики работают с раздвижными 8-футовыми виброплитами с дизельными горелками Stretch 16 и электроподогревом Stretch 16Е и Fastach II, «400-я» и «500-я» серии – с 10-футовыми Stretch 20, Stretch 20Е, Fastach II. Плиты серии Stretch с задним уширением, Fastach II – с передним. Это не единственное их различие. Stretch работают с большим диапазоном ширины укладки, но экраны у Fastach II больше по площади. Вибромеханизм Stretch генерирует частоту 2600 мин^-1, Fastach II – 3000 мин^-1. Кроме того, для Fastach II разработан уширитель для устройства бордюров и желобов.

Американская и европейская технологии постепенно сближаются, точнее – перемешиваются. По технологии с образованием валка американцы прокладывают хайвеи, где требуются большие объемы укладки, а местные дороги, городские улицы строят «по-европейски» – бункера тех же укладчиков загружают прямо из самосвала. Европейские производители находят сбыт своей продукции за океаном. Vоgele построила в Пенсильвании завод, который выпускает адаптированные к требованиям американского рынка укладчики и комплектует их рабочими органами с трамбующим брусом и прессующими планками. Технология с промежуточным валком находит применение в Старом Свете. Таким способом устраивали покрытие шириной 8 м и толщиной 180...200 мм на трассе А5 Сенс–Париж с помощью укладчика Vоgele Super 2500.