Преимущества инфракрасной технологии ямочного ремонта асфальта

Инфракрасный ремонт асфальтобетона — технология ямочного (текущего) ремонта асфальтобетонных дорожных покрытий с использованием инфракрасных нагревателей (газовоздушных, реже электрических) без фрезерования асфальтобетонного покрытия.

Суть данной технологии заключается в разогревании участка асфальтобетонного покрытия имеющего какие-либо дефекты (ямы, выбоины, трещины, сколы, колейность и др.), рыхлении разогретого и размягченного материала (с целью ликвидации дефектов покрытия с добавлением режувенаторов (восстанавливающих и регенерирующих пропиток) ), его повторной укладке и уплотнении.

Производителями оборудования для инфракрасного ремонта асфальта данная технология позиционируется как более дешевая и качественная альтернатива традиционному методу ямочного ремонта дорог, осуществляющемуся путем фрезерования и последующего асфальтирования с фрезерованного участка.

Назначение и область применения технологии инфракрасного ремонта асфальта

Основным назначением инфракрасной технологии ремонта асфальта является ликвидация мелких повреждений и различных дефектов асфальтобетонного покрытия: трещин, просадок, ям, выбоин, гребенки, келейности, а также восстановление асфальтированного покрытия после вскрытия инженерных коммуникаций.

Применение инфракрасной технологии связано с проведением текущего или аварийного ямочного ремонта дорог, включая инфракрасный ремонт трещин и швов, возникающих на асфальте в процессе его эксплуатации.

При необходимости полного восстановления асфальтобетонного покрытия с переукладкой верхнего слоя разработана более совершенная дорожно-строительная технология под названием «термопрофилирование» (или горячий ресайклинг), также основанная на разогревании старого асфальтобетонного покрытия с помощью инфракрасных асфальторазогревателей, но отличающаяся более сложной реализацией, более длительным циклом работы, а также использованием дорогостоящего комплекта термопрофилирующей техники.

Особенности инфракрасной технологии ремонта асфальта

Устройства, используемые для разогревания асфальтобетона, по типу теплопередачи можно разделить на 2 вида:

• конвекционные (передача тепла происходит при контакте с открытым огнем);
• излучающие (тепло передается посредством электромагнитных волн в инфракрасном спектре).

Недостатком конвекционного способа является то, что для прогревания глубоких слоев асфальтированного покрытия требуется длительное время (для того, чтобы произошла передача тепла от поверхности материала в его толщу), а это в свою очередь приводит к перегреванию поверхности асфальтобетона и выгоранию битумного вяжущего.

Инфракрасное излучение отличается от конвекции тем, что не требует прямого контакта с нагреваемым предметом и способно нагревать материал изнутри, производя глубокое разогревание асфальта без вскипания верхнего слоя и выгорания битума.

Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света и микроволновым радиоизлучением.

Нагреватели инфракрасного типа подразделяются на газовые и электрические. В качестве электрических нагревателей применяют кварцевые инфракрасные излучатели и трубчатые металлические типа «ТЭН». Данный тип нагревателей обладает рассеянным излучением и для создания направленного лучистого потока их помещают в рефлектирующее устройство.

Электрические нагреватели являются более долговечными и менее чувствительными к погодно-климатическим условиям (ветер, низкая температура окружающего воздуха) чем газовые, но отличаются поверхностным характером нагрева, что приводит к увеличению времени работы и снижению интенсификации нагрева.

Газовые инфракрасные нагреватели имеют более простую конструкцию и позволяют регулировать мощность излучения путем изменения давления газа. В технологии инфракрасного ремонта асфальта, в большинстве случаев, применяются именно газовые инфракрасные излучатели.

Основным элементом газовых инфракрасных нагревателей является газовая горелка с экраном излучателем. Газовая ИК горелка, входящая в блок инфракрасного нагревателя, работает следующим образом.

Газ, поступая из форсунки в инжектор-смеситель и смешиваясь с воздухом, образует газовоздушную смесь. Далее, газовоздушная смесь, двигаясь через воздуховоды и камеры, попадает на поверхность экрана ИК излучателя (он может быть металлический, керамический, комбинированный и др.) На поверхности экрана излучателя происходит сам процесс возгорания и горения. Во время горения температура на поверхности экрана может достигать до 900 °С, преобразуя тем самым тепловую энергию в инфракрасное излучение.

В газовых инфракрасных излучателях для нагрева асфальта вырабатывается производимая инфракрасная энергия, которая проникает в асфальт на толщину основы до 10 см. Инфракрасные лучи имеют способность “производить тепло глубоко внутри материала”. По этой причине при ремонте и регенерации асфальта происходит глубокий нагрев без вскипания, отслаивания и разделения битума от заполнителя. Таким образом, процесс выполнения инфракрасного нагрева не изменяет собственных характеристик асфальтобетона. Газовые горелки инфракрасного нагрева нагревают существующую поверхность асфальта на участке ремонта до температуры 150°С-180°С.

Температура и глубина разогревания асфальта регулируется путем изменения расхода газа и высоты установки нагревателей над поверхностью. В общем случае блок инфракрасных нагревателей устанавливается на уровне от 10 до 20 см от поверхности разогреваемого участка.

Инфракрасные асфальтовые нагреватели (излучатели, горелки) являются основополагающими узлами инфракрасных установок, которые в свою очередь могут размещаться на различных шасси (прицеп, автомобиль), включая самоходные, навесные или ручные.

Газовые инфракрасные излучатели, применяемые для нагрева асфальта, бывают нескольких видов в зависимости от конструкции и применяемых материалов, например:

·       с керамическим экраном (элементы экрана собраны из керамических элементов, изготовленных из глины);

·       металлический экран (металлическая сетка, металлическая труба и другие элементы);

·       керамическое (минеральное) стекловолокно;

·       комбинированный экран.

В настоящее время газовые инфракрасные горелки с керамическим экраном нашли широкое применение. Газовые ИК горелки из керамики обладают большим ресурсом работы и малым потреблением топлива.

К преимуществам газовой горелки инфракрасного излучения можно отнести такие характеристики, как:

·       высокая надежность;

·       экономичность;

·       безопасность;

·       высокая эффективность нагрева.

Опыт применения газовых инфракрасных нагревателей для асфальта с минеральным волокном показывает следующие недостатки в работе:

·       горелкам на установках требуется дополнительная подача воздуха и монтаж системы электроснабжения, в том числе газового анализатора, специального коллектора, системы зажигания и т.п. (после 2 недель эксплуатации обычно всю автоматику приходится отключить)

·       оборудование требует ежедневной зарядки аккумулятора ( как правило подрядчики всегда с собой берут второй а порой и три аккумулятора)

·       керамическое стекловолокно очень хрупкое по составу и часто рвется от незначительных механических воздействий и вибраций;

·       в зимний период минеральное стекловолокно становится очень плотным(«дубеет») и как следствие эффективность нагрева падает на 50-60 процентов;

·       инфракрасное оборудование с применением минерального волокна имеет очень большой вес (свыше 160 кг) что неудобно при выполнении работ.

Последовательность операций при проведении инфракрасного ямочного ремонта асфальта

1.    Очистка ремонтируемого участка от мусора и воды.

2.    Установка инфракрасного нагревателя над ремонтируемым участком.

3.    Включение инфракрасного нагревателя на 5-10 минут в зависимости от типа покрытия, его изношенности, требуемой глубины прогрева, характера повреждений, скорости ветра и температуры окружающего воздуха.

4.    Перемешивание скребками или граблями разогретого асфальтобетонного материала.

5.    Нанесение режувенатора восстанавливающего вяжущее в разогретом слое асфальтобетона.

6.    Добавление (при необходимости) новой асфальтобетонной смеси для создания ровного профиля дороги.

7.    Разравнивание и уплотнение асфальтобетонной смеси с помощью виброплиты или легкого асфальтового катка.

8.    Нанесение финишного слоя режувенатора на уплотнённый слой асфальтобетона.

Преимущества инфракрасной технологии ямочного ремонта асфальта

Технологические приемы, применяемые при сплошном асфальтировании дорожных покрытий, в меньшей степени подходят для проведения ямочного ремонта асфальта. Обусловлено это тем, что при ямочном ремонте горячая асфальтобетонная смесь используется в малых объемах и потому подвержена быстрому остыванию. Кроме того асфальтобетонная смесь укладывается на холодное основание сфрезерованной ямы, выбоины или просадки, что с течением времени может привести к разделению этих слоев, попаданию между ними влаги и в конечном итоге повторному разрушению отремонтированного участка дороги.

Традиционная технология ямочного ремонта асфальта предусматривает выполнение следующих операций:

1.    Нарезку швов по периметру дорожной карты имеющей повреждение или дефект.

2.    Удаление старого асфальтобетонного материала с помощью дорожной фрезы холодного типа (или отбойного молотка).

3.    Подготовку дорожной карты к укладке асфальта — очистку от мусора и влаги, подгрунтовку.

4.    Асфальтировку дорожной карты — укладку свежей асфальтобетонной смеси и ее уплотнение.

В некоторых случаях, перед укладкой горячей асфальтобетонной смеси, практикуется прогревание подготовленной дорожной карты открытым пламенем газовой горелки. Стоит отметить, что данный метод не имеет научного обоснования, т. к. использование открытого пламени для нагрева поверхности асфальтобетона приводит к выжиганию битумного вяжущего и ухудшения свойств старого асфальтобетона (на который укладывается свежий асфальт).

Применение для этих целей инфракрасного неразрушающего излучения, является более эффективным, поскольку не происходит выгорания битумного вяжущего и существенного снижения качества старого асфальтобетона.

Технология инфракрасного ремонта асфальта предусматривает проведение следующих операций:

1.    Очистка ремонтируемого участка от мусора и воды.

2.    Установка над дорожной картой инфракрасного нагревателя.

3.    Включение инфракрасного нагревателя на время от 5 до 10 минут (в зависимости от глубины прогревания, температуры окружающего воздуха и типа асфальтобетонного покрытия).

4.    Рыхление разогретого асфальтобетона в процессе чего устраняются трещины, неровности и другие дефекты.

5.    Выравнивание восстановленного слоя и его уплотнение виброплитой или легким дорожным катком.

При инфракрасном ремонте асфальта, помимо нагревания самого ремонтируемого участка, разогревается также и смежный участок по периметру дорожной карты. Кроме того, вместо использования новой асфальтобетонной смеси, осуществляется повторная переукладка старого асфальтобетонного материала. Добавление незначительного количества новой асфальтобетонной смеси может потребоваться только при ремонте глубоких ям и выбоин.

Таким образом, к наиболее очевидным преимуществам инфракрасной технологии ремонта асфальта можно отнести:

• Повторное использование старого асфальтобетонного материала.
• Отсутствие необходимости привлекать дополнительное оборудование и крупную технику (нарезчик швов, холодную фрезу и др.).
• Низкий уровень шума (не используется фреза, нарезчик швов, отбойный молоток и другая шумная техника).
• Малое время ремонта (20–30 минут в зависимости от характера повреждений асфальта, температуры воздуха и других факторов).
• Снижение стоимости ремонта до 30 % по сравнению с традиционной технологией (за счет повторного использования старого асфальтобетона, отсутствия необходимости привлекать дополнительную технику и сокращения времени ремонтных работ).

Основы процесса инфракрасного ремонта асфальта

Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (1—2 мм). Инфракрасный метод сушки имеет существенные преимущества перед традиционным, конвекционным методом.

Количество тепла измеряется в килокалориях (ккал) или Британских Термальных Единицах (Б.Т.Е.) – это единица измерения количества тепла. Инфракрасные лучи измеряются по спектрометру, но не в ккал или B.T.U.

Мы хотим обратить Ваше внимание на несколько моментов. Во-первых, при ремонте и регенерации асфальта чрезмерный нагрев бывает, вреден асфальту.

Вы могли иметь отрицательный опыт при попытке ремонта асфальта методом нагрева с использованием открытого огня или чрезмерного тепла. Скорее всего, результатом был пересушенный пережженный асфальт, и разрушение отремонтированных таким методом участков за короткий промежуток времени. Причиной этого является то, что при нагреве открытым методом тепло начинает проникать через чрезмерный нагрев верхнего слоя в отличие от инфракрасных лучей, которые легко проникают внутрь покрытия. Чем дальше и глубже необходимо доставить тепло, тем сильнее поверхность нагревается от источника тепла и, как результат происходит пережог асфальта. Инфракрасное излучение работает немного по-другому. Чем глубже Вы хотите прогреть асфальт, тем выше нужно установить инфракрасную панель над поверхностью для более глубокого проникновения лучей. Не все то, что производит тепло, является действительным инфракрасным излучением.

В типичной системе инфракрасного нагрева смесь газа и воздуха подается под давлением в преобразователи энергии, где и образуется инфракрасное излучение. Материалы, используемые при изготовлении конвертеров в объединении с особым технологическим процессом, позволяют производить максимальное количество лучей с минимальной выработкой конвекционного потока тепла. Лучи направляются в необходимом направлении при помощи ряда отражающих панелей. Требуется высокая концентрация лучей на определенном участке для глубокого проникновения и более равномерного процесса размягчения. Одновременно конвекционное тепло в значительной мере уходит через отверстия вентиляционной решетки.

Регенерация асфальта, ямочный ремонт

Работы, описанные выше, применяются при обычном методе ремонта асфальта. Главным недостатком обычного метода ремонта является холодное соединение. Даже если работа выполнена очень основательно, Вы все равно укладываете нагретый материал на холодное основание. Всякий раз, когда Вы используете два материала с разной температурой при укладке вместе, формируется холодное соединение, а это слабое место. Связь двух поверхностей, даже заглаженных и уплотненных до необходимой степени не является прочной и, в конце концов, эти участки разделятся. Это создает место для попадания мусора и воды в глубину основания, и в итог приведет к разрушению смеси для ремонта.

Ремонт с использованием инфракрасного излучении: (без проблем с основанием).

1. Очистить участок от мусора и/или воды.

2. Установить инфракрасный излучатель над участком, предназначенным для ремонта.

3. Включить инфракрасный излучатель от 5 до 9 минут в зависимости от глубины, времени года и заполнителя.

4. Перемешать скребком размягченный на месте материал, устраняя старые соединения, швы и неровности.

5. При необходимости добавить материал для создания ровной поверхности.

6. Разровнять гладилкой.

7. Уплотнить уложенный материал до необходимой степени.

Когда при ремонте используется инфракрасное излучение, то ремонтируемые участки и примыкающие к ним площади подвергаются воздействию температуры одновременно: т.е. ширина нагрева на 20-25 см превышает ширину ремонтируемого (разрыхляемого) участка. Это устраняет любые холодные соединения или швы, и создает на участках термальную связь в существующем дорожном покрытии. Нет точек непрочности! Это также устраняет возможность попадания воды и мусора в швы и основание и не допускает разрушение смеси для ремонта. Нам остается снова подчеркнуть, что открытый огонь никогда не имеет контактов с поверхностью. Размягчение асфальта осуществляется благодаря уникальным свойствам инфракрасных лучей