Z E SZ Y T Y N A U K O W E PO LITE C H N IK I ŚLĄ SK IEJ Seria: T R A N SPO R T z. 47
2003 N r kol. 1586
W iesław S P U Z IA K 1
ZASIĘG TRANSPORTU MIESZANKI MINERALNO-ASFALTOWEJ
S treszczen ie. M ieszanka m ineralno-asfaltow a je s t budulcem naw ierzchni drogow ej.
Z asięg transportu m ieszanki m a istotne znaczenie dla w ydajności w ytw órni, stąd dążenie do je g o zw iększenia. O dległość przew ozu m ieszanki je st uzależniona od zabezpieczenia przed n ad m iern ą u tra tą ciepła. M odelow anie transportu gorącej m ieszanki do m iejsca w budow ania w ym aga korelacji w ydajności w ytw órni z o dległością przew ozu.
THE DISTANCE OF THE TRANSPORT OF HOT BITUMINOUS MIXES
S u m m a ry . A hot bitum inous mix (m m a) is a basic elem ent o f the surface o f a road. The scope o f the transport is essential for efficiency o f asphalt m ixing plant, th at is w hy there is a need to increase it. The distance from w hich m m a is to be transported depends on therm al isolation o f the load. The m odelling o f the transport o f the m ix to the place w here it is to be built in requires the correlation o f efficiency o f asphalt m ixing plant w ith the distance o f transport.
1. W PR O W A D ZEN IE
D o budow y naw ierzchni drogow ych s ą używ ane głów nie kom pozyty tw orzone z gra
nulatów , tj. m ieszanek m ineralnych zaw ierających w olne przestrzenie w ypełnione asfaltem i pow ietrzem . W ykonanie naw ierzchni asfaltow ej w ym aga dostaw y kom ponentów do w y
tw órni, zw anej otaczam ią, transportu w ew nętrznego w w ęźle bitum icznym , zw anym otaczar- k ą o ra z przew ozu gorącej m ieszanki m ineralno-asfaltow ej {m ma) do m iejsca w budow ania.
Z ww. etapów w ykonania naw ierzchni (rys. 1.) - etap trzeci, tj. dostaw a gorącej m m a do m iejsca w budow ania, je s t najtrudniejszy i decyduje o pow odzeniu zam ierzenia inżynier
skiego. T ransport technologiczny podlega uw arunkow aniom ograniczenia globalnego i lokal
nego spadku tem peratury, decydujących o m ożliw ości w budow ania i zagęszczenia gorącej m m a, a tym sam ym uzyskania przez naw ierzchnię w ym aganych param etrów fizycznych, eks
p loatacyjnych i trw ałościow ych. Czas transportu gorącej m m a podlega reglam entacji ze w zględu n a zm iany zachodzące w przew ożonym w yrobie, tj. stygnięcie i segregacja.
Z agadnieniem odległości transportu gorącej m m a zajm ow ali się nieliczni badacze [4, 6, 8, 17, 18, 22, 23, 26]. Celem artykułu je s t analiza uw arunkow ań zasięgu transportu techno
logicznego gorącej m m a na place b udów oraz ocena przydatności pojazdów p od kątem speł
nienia w ym agań norm ow ych w zakresie tem peratury w budow ania mma.
' Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Lądowej, 50-370 Wrocław, ul. W ybrzeże W yspiańskiego 27
1 - k ru szyw o, la - m agazynowanie, lb - dozow anie wstępne, I c - usuwa
nie nadziarna, 2 - w ypełn iacz w a
pien n y, 2a - m agazynowanie, 2b - podgrzewanie, 2c - dozow anie, 3 - stabilizator, 3a - m agazynowanie, 3b - dozow anie, 4 - ś r o d e k a d h e z y jn y , 4 a - m agazynow anie, 4b - p o d g rzew a
nie, 4c - dozow anie, 5 - m o d y f ik a t o r a s fa ltu , 5a - m agazynow anie, 5b - do
zow anie, 6 - a sfa lt, 6a - m agazyno
w anie, 6b - podgrzew anie, 6c - do zo w anie, 7 - d e s tr u k t a s fa lto w y , 7a - m agazynow anie, 7b - rozdrabnianie, 7c - podgrzew anie, 7d - dozow anie, 8 - em ulsja olejow a, 8a - m agazynowa
nie, 8b - spryskiwanie skrzyń poja
zdów, 8 c - spryskiwanie pojemnika buforowego, 8d - spryskiwanie kosza układarki, 9 - su sze n ie k ru szyw a, 10 - o d pylan ie spalin, lOa - w ypełniacz w łasny - m agazynow anie, lOb - do
zow anie, 11 - otaczarka, 11 a - prze
siew anie kruszyw a, 11 b - m a g azy n o w anie, l i c - dozow anie w lóm e, 1 ld - otaczanie, 12 - m m a, 13 - transport mm a, 14 - transport em ulsji do skra- pia n ia skrzyni układarki, 15 - trans
port lepiszcza do skrapiania podbu
dow y, 16 - o czyszczen ie p odbudo
w y, 17 - skropien ie podb u d ow y, 1 8 - m agazyn ow anie m m a, 19 - rozkła
danie mma, 20 - obróbka kraw ędzi, 21 - p ielęgn acja w budow anej w ar
stwy.
- » [ - ciąg technologiczny podstaw ow y 1' z 'mny element ciągu technologicznego l = > ) - usuwanie odpadów z ciągu technologicznego □ - ciepły element ciągu technologicznego
| H | - ogrzew anie kom ponentu 1 - gorący element ciągu technologicznego [ ...►]- ciąg pom ocniczy
Rys. 1. Schem at transportu kom ponentów i gorącej m m a p r z y w ykonywaniu naw ierzchni asfaltow e Fig. 1. The schem e o f the transport o f the com ponents a n d hot a sphalt m ix w hen building asphalt
surface
2. O K R E Ś L E N IE M A S Y PR Z E W O Z O W E J
W ielkość zapotrzebow ania na m m a w ym aga uw zględnienia potrzeb zw iązanych z:
- rem ontem dróg o naw ierzchni asfaltow ej, - zam ian ą naw ierzchni n a asfaltow ą,
- b u d o w ą now ych dróg o naw ierzchni asfaltow ej.
Z asięg transportu m ieszanki m ineralno-asfaltow ej 481
Z apotrzebow anie n a m m a koreluje z rodzajem i stanem technicznym naw ierzchni, g ę sto śc ią sieci drogow ej oraz d y n am ik ąjej rozw oju (tabl. 1) [5].
T ablica 1 G ęstość sieci drogow ej o naw ierzchni tw ardej
O b s z a r Jednostka G ę s t o ś ć s i e c i d r o g o w e j
1 9 9 0 r. 1 9 9 7 r.
P o l s k a km /lO O knr 69,9 (wartość średnia) 77,4
byłe woj. krakowskie (do 1998 r.) km /100km 2 159,8 (wartość maksymalna) 185,0
byłe woj. warszawskie (do 1998 r.) km/lOOkm2 143,6 158,1
byłe woj. wrocławskie (do 1998 r.) km /100km 2 84,7 89,2
byłe woj. suwalskie (do 1998 r.) km/lOOkm2 40,7 (wartość minimalna) 42,5
miasto W rocław km /100km 2 305,1
miasto Legnica km /100km 2 200,0
miasto Wałbrzych km /100km 2 147,1
miasto Jelenia Góra km /100km 2 122,7
Zapotrzebow anie n a m m a (tabl. 2) w ynika z zakresu ro b ó t w 10-letnim cyklu, w tym:
- roboty utrzym aniow e - nakładki z m m a grubości 2 cm i szerokości 6 m, - roboty inw estycyjne - now e w arstw y z m m a grubości 15 cm i szerokości 7 m.
T ablica 2 Z apotrzebow anie na m m a
Rok
G ęstość dró g u tw a rd zo n ych w Polsce P ro d u kcja / z a p o trze b o w a n ie na m m a
faktyczna
progno-
bitumicznych
utrzy
manie budowa razem globalne
obliczone
globalne optymi
styczne istniejących
+ prognoza przyrost
k m /100 km 2 M g/100 km 2/ 10 lat min M g/rok
1950 36,0 9,0 4,5 1112 3969 5081 1,58
1960 37,4 14,2 4,2 2425 3704 10594 3,30
1970 49,3 26,1 5,9 4083 5204 17449 5,44
1980 57,6 38,6 6,2 10319 10633 34233 10,67
1990 69,9 57,3 12,5 13542 21438 57907 18,05
2000 79,3 69,6 3,1 20143 11760 58935 18,37 32,0
2010 88,7 77,9 8,2 29970 29400 59370 19,06 35,8
2020 98,2 86,1 8,2 33443 29400 62843 19,59 39,4
2030 107,6 94,3 8,2 36873 29400 66273 20,66 42,9
2040 117,0 102,6 8,2 40303 29400 69703 21,73 46,7
2050 126,5 110,8 8,2 43733 29400 73133 22,80 50,2
W ydajność otaczarki (rys. 2) rośnie nie tylko w raz z jednostkow ym zapotrzebow a
niem n a m m a, ale rów nież ze w zrostem pow ierzchni obsługiw anego obszaru.
0 50 100 150 200 250 300
ZA PO TR ZE B O W A N IE ROCZNE (M g/km 2)
Rys. 2. Zapotrzebowanie na m m a a wydajności otaczarki
Fig. 2. The need fo r m m a and the efficiency o f asphalt m ixing plant
Z apotrzebow anie n a m m a w pływ a na w ydajność otaczarki (1) [24].
W = [z-JT-r1\ 1000“' (1)
gdzie:
W - w ydajność otaczarki, M g/h,
z - zapotrzebow anie na m m a (tab. 2.), M g/km 2/rok, r - prom ień obszaru obsługiw anego przez otaczam ię, km ,
1000 - liczba godzin pracy otaczarki w ciągu roku (200 dni po 5 godz. dziennie), h/rok.
3. ST Y G N IĘ C IE M IESZ A N K I
Stygnięcie m m a je s t nierów nom ierne zarów no podczas ja z d y , ja k i postoju [26]. Z ale
ży ono od tem peratury, w ilgotności oraz szybkości opływ ającego pow ietrza [8, 17]. N a w iel
kość strat w p ły w ają w arunki drogow e (zła naw ierzchnia, niski poziom sw obody ruchu, p rze
ja z d y kolejow e) i organizacyjne (pojazd niespraw ny technicznie, p rzeładow any, zatrzym anie odbioru m m a na budow ie). B adania m odelow e p o zw alają analizow ać w pływ w ielu param e
tró w n a tem peraturę przew ożonej m m a, m.in. prom ieniow ania słonecznego, szybkości w iatru, tem peratury pow ietrza i podłoża, energochłonności p odłoża oraz grubości w arstw y [17, 22],
Stw ierdza się przechłodzenie z p rzodu i z tyłu skrzyni (rys. 3) „a", „c” - szczególnie przy braku tylnej burty „ b” oraz przechłodzenie narożników „ e " i „ f . K orzystne s ą w yokrą
g len ia „d ” lub ścięcia „ g " dolnych narożników skrzyni. W sam ochodach z kanałam i grzew czym i - zew nętrzny kształt skrzyni „ e ” nie w pływ a na przechłodzenie [17],
W U S A stw ierdzono korzystny w pływ użycia pojazd ó w o praw ie sześciennym k ształ
cie skrzyni ładunkow ej n a rozkład tem peratury w mma.
Rys. 3. Miejsca przechłodzenia mma na skrzyni ładunkowej Fig. 3. The place o f cooling mma on the loading platform
Rys. 4. Przechłodzenie przedniej burty skrzyni ładunkowej Fig. 4. Cooling o f the fro n t board o f the loading platform
N a przechłodzenie przedniej burty w pływ a odległość m iędzy k a b in ą a sk rzy n ią (typow e dla w yw rotek) oraz brak ow iew ki (rys. 4). Z tej części skrzyni m m a najpóźniej trafia do układarki, a tym sam ym je s t najbardziej ochłodzona. O bserw uje się rów nież szybsze
Z asięg transportu m ieszanki m ineralno-asfaltow ej 483
ochłodzenie górnej - nieizolow anej w arstw y niż dolnej - izolow anej p o d ło g ą (rys. 5) oraz w pływ w ysokości ładunku n a szybkość stygnięcia m m a (rys. 6) [18].
— Hi — środek ładunku - - -tr - - spód ładunku
30
C Z A S (min)
Rys. 5. Temperatura mma podczas postoju Fig. 5. The temperature o f mma during the stop
170 i r 160
2 150 f— 140
<
g
g 12 0
§ "0
H 100
♦ pojazd trzy osi o wy h=81 cm
— -a — pojazd czteroosiowy h= 114 cm
__^
30
C Z A S (min)
Rys. 6. Temperatura mma podczas postoju Fig. 6. The temperaturę o f mma during the stop
0 km/h
C Z A S (min)
Rys. 7. Temperatura mma podczas postoju i jazdy
Fig. 7. The temperature o f mma during the stop and the drive
Pomiar temperalury:
1 - góra ładunku, 2 - środek ładunku, 3 - spód ładunku.
termometr
postój przód postój tył
■ - -ćr - - jazda tył (V=23 km/h) O jazda przód (V=23 km/h)
C Z A S (min)
Rys. 8. Temperatura mma podczas postoju i jazdy
Fig. 8. The temperature o f mma during the stop and the drive
termometry
N ajw iększe ubytki ciepła, związane m.in. z prędkością jazdy, pow oduje w iatr (rys. 7) [14, 17], szczególnie w tylnej części skrzyni (rys. 8). R ozkład tem peratury w objętości ładun
ku u jaw nia m iejsca najbardziej przechłodzone (rys. 9).
P O Ł O Ż E N IE PUNKTU W PIO N IE
Rys. 9. Rozkład przestrzenny temperatury mma w skrzyni ładunkowej Fig. 9. Specious distribution o f temperature o f mma on the loading platform
4. K O N C E N T R A C JA Ł A D U N K U
Stygnięcie m m a przebiega w stopniu odw rotnie proporcjonalnym do kw adratu gru b o ści w arstw y [21]. Z uw agi na unorm ow any m aksym alne w ym iary pojazdów , w zro st ład o w n o ści je s t m ożliw y je d y n ie przez zw iększenie w ysokości ładunku. Z m ianę geom etrii ładunku m ożna ocenić za p o m o c ą w skaźnika koncentracji (2) (rys. 10, tabl. 3) [3, 17].
T E M PE R A T U R A ("C)
PO Ł O Ż E N IE PU NKTU W P O Z IO M IE
Í—
Z uzo
0 .1 0
0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02
wywrotki 2 -osiowe
ładowność pojazdu
^-0
30
wywrotki naczepowe
25 w.
skrzyniowe 20 -u 2 -osiowe q 15 ?
10 g
9 10 II 12 13 14 15 16 17 18 NUM ER POJAZDU (1)
Rys. 10. Wskaźnik koncentracji ładunku
Fig. 10. The indicator o f the concentration o f the load
Wkmc = H F - ' (2)
gdzie:
Wkonc - w sk aźn ik koncentracji ładunku, I m '1,
H - w ysokość ładunku w skrzyni ładunkow ej (tabl. 4), m, F - p o w ierzch n ia skrzyni ładunkow ej (tabl. 4), m 2.
Z asięg transportu m ieszanki m ineralno-asfaltow ej 485
W skaźnik koncentracji rośnie w raz z ład o w n o ścią w yw rotek (dw uosiow a - 0,074, trzyosiow a - 0,089, czteroosiow a - 0.091). Pojazdy skrzyniow e i ciągniki siodłow e m ają w skaźnik m niejszy (<0,046), gdyż grubość przew ożonej m m a je s t dw u-, trzykrotnie niższa niż na w yw rotkach; tym sam ym szybkość stygnięcia je s t cztero-, dziew ięciokrotnie w iększa [17].
T ablica 3 C harakterystyka sam ochodów ciężarow ych
P o i a z d M a s a W y m i a r W s k a ź n i k
Nazwa M odel
moc ładun
ku dop.
ładun
ku max
cał
ko
wita
skrzyni ładunkowej
ładunku przy maksymalnej ładowności
koncen
tracji ładunku
mocy termo
izolacji
Ms Ł Ł ' M 'c L S V ' H '
kW M g M g M g m m n? m m '1 kW /
M g
%
Samochody ciężarowe samowyładowcze dwuosiowe
Star 8. ¡25 S3 W 92,0 3,6 3,6 7,5 3.32 2.20 1,89 0,24 0,033 12,27 57,7
Star 3 W200-803 110,3 5,0 5,0 10,4 3,32 2,20 2,63 0,36 0,049 10,61 61,0
Star W2 00 110,3 5,5 5,5 10,0 3,15 2,00 2,89 0,46 0,073 10,48 63,7
Jelcz 3W420 178,6 7,5 10,5 19,5 3,71 2,30 5,53 0,64 0,074 9,16 65,5
Samochody ciężarowe samowyładowcze trzyosiowe
Kamaz 5511 154,5 9,1 10,0 19,1 3,96 2,31 5,26 0,66 0,082 8,07 65,6
Tatra 815S3 208,0 11,3 15,3 26,6 4,31 2,31 8,05 0,81 0,082 7,82 67,5
Jelcz 3 W640 178,8 12,0 18,0 30,0 4,50 2,30 9,47 0,92 0,089 5,96 68,8
Jelcz W642K 191,0 12,0 20,5 32,5 4,68 2,34 10,79 0,99 0,090 5,88 69,4
Samochody ciężarowe samowyładowcze czteroosiowe
MAN 32321 235,0 12,0 20,0 32,0 4,80 2,30 10,53 0,96 0,087 7,34 69,1
MAN 35322 235,0 13,5 27,5 41,0 5,50 2,30 14,47 1,14 0,090 5,73 70,6
MAN 35272 198,0 13,5 27,7 41,0 5,50 2,30 14,58 1,15 0,091 4,83 70,3
Ciągniki siodłowe z naczepą samowyładowczą dwu- i trzyosiową
Jelcz 422, naczepa NW16 200,0 12,0 16,0 28,0 7,00 2,20 8,42 0,59 0,041 7,14 63,0
Jelcz 423D71, naczepa NW18 225,0 12,6 18,0 30,6 7,00 2,20 9,47 0,66 0,046 7,35 64,1 MAN26.502 naczepa NW250 368,0 16,5 25,0 41,5 8,00 2,33 13,16 0,71 0,038 8,87 64,1 MAN26502 naczepa NW302 368,0 15,9 27,1 43,0 8,05 2,30 14,26 0,77 0,042 8,56 65,1
Samochody ciężarowe skrzyniowe
Star 244 110,3 5,0 5,0 10,6 4,00 2,20 2,63 0,30 0,034 10,36 58,7
Star 200 110,3 6,0 6,0 10,8 4,50 2,20 3,16 0,32 0,032 10,21 58,9
Jelcz 315M 148,7 8,0 8,0 15,4 4,88 2,29 4,21 0,38 0,034 9,66 59,8
5. TER M O IZ O LA C JA ŁA D U N K U
Term oizolacja skrzyni ładunkow ej pozw ala w ydłużyć czas transportu (rys. 11) [26], Z byt ciężkie ocieplenie w pływ a jed n ak negatyw nie, zm niejszając do 2 0 % ładow ność pojazdu.
M odelow anie ocieplenia m m a oraz prędkości w iatru (rys. 12) w skazuje, że najm niej efektyw na je s t izolacja górnej pow ierzchni [17]. Jest ona skom plikow ana w realizacji ze w zględu na kształt bryły m ma. B rak szczelności um ożliw ia ruch pow ietrza, niw ecząc skuteczność izolacji. N ajlepszym rozw iązaniem je s t izolacja spodu i boków skrzyni ładunkow ej.
K rzyw e (rys. 12) dotyczą pojazdu o ładow ności 5 M g [21]; d la w iększej ładow ności spadki tem peratury w transporcie m aleją (tabl. 4, rys. 13).
R ozkład przestrzenny (rys. 14) spadku tem peratury m m a podczas transportu w funkcji ładow ności pojazdu (i) oraz term oizolacji (i) w yznacza pow ierzchnię, zm ien iającą krzyw iznę w zdłuż osi ,jć ' (zakres term oizolacji ładunku) oraz w zdłuż osi ;ly” (ładow ność).
O chronę ładunku p o d ło g ą i burtam i w stosunku do całej je g o pow ierzchni ocenia w skaźnik term oizolacji (3) (rys. 15.), kształtujący się n a poziom ie 5 3 ,7 -7 0 ,6 % (tabl. 3).
Wi2ol = (50 (L • S ) + H ■ S + H L) ( L S + H ■ S + H • i ) ' 1 (3) gdzie:
W,-„i - w skaźnik term oizolacji ładunku, %, L - długość skrzyni ładunkow ej, m, S - szerokość skrzyni ładunkow ej, m.
" ""termos: 0 stopni C"
- -£3 — termos: minus 10 stopni C
~~ik luzem: plus 5 stopni C
- X termos: 0 stopni C - * - termos: minus 10 stopni
^ “ luzem: plus 5 stopni C
30 40
CZAS (min)
Rys. 11. Temperatura mma w funkcji termoizolacji ładunku
Fig. 11. The temperaturę mma in the function o f thermal isolation o f load
170 160 y 150
~ 140 2 130 5 1 2 0
2 1 1 0
LU
CU 1 0 0 w 90 H 80 70
0 50 100 150 200 250 300
CZAS (min)
Oznaczenie krzywych:
1 ....1 [pełna izolacja (100 %) 2 | izolacja spodu i boków (70%) 3 | Ł ..ń,,. ,■ ■■■,>. I] izolacja boków (40 %) 4 1...,, izolacja góry (30%) 5 bez wiatru (0% izolacji) 6 1^ ^ ^ 1 słaby wiatr (0 % izolacji)
« <
' 1 1 mocny wiatr (0 % izolacji)
Rys. 12. Temperatura mma w funkcji termoizolacji ładunku
Fig. 12. The temperaturę mma in the function o f thermal isolation o flo a d
Z asięg transportu m ieszanki m ineralno-asfaltow ej 487
iO i-* Q<
Rvs. 13.
Fig. 13.
Ł A D O W N O Ś Ć POJAZDU I (M g)
Spadek temperatury mma w funkcji ładowności pojazdu i termoizolacji ładunku The decrease o f temperature mma in the function o f the loading o f a vehicle and thermal isola-tion o f the load
T ablica 4 Intensywność stygnięcia mma podczas transportu (°C/h)
Lp. P o w i e r z c h n i a te rm o iz o lo w a n a
Ładowność pojazdu, Mg)
wg 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0
(rys. Czas transportu mieszanki, (min)
13.) (%) 30 60 30 60 30 60 30 60 30 60
1 100 (bez wiatru) 3,5 3,5 1,2 1,2 0,7 0,7 0,5 0,5 0,4 0,4
2 70 (bez wiatru) 14,0 13,5 4,7 4,5 2,8 2,7 2,0 1,9 1,6 1,5
3 40 (bez wiatru) 18,0 17,0 6,0 5,7 3,6 3,4 2,6 2,4 2,0 1,9
4 30 (bez wiatru) 20,5 19,0 6,8 6,3 4,0 3,9 2,9 2,7 2,3 2,1
5 0 (bez wiatru) 27,0 25,0 9,0 8,3 5,4 5,0 3,8 3,6 3,0 2,8
6 0 (słaby wiatr) 34,0 31,0 11,3 10,3 6,8 6,2 4,9 4,4 3,8 3,4
7 0 (mocny wiatr) 48,0 42,5 16,0 14,2 9,6 8,5 6,9 6,1 5,3 4,7
ŁADOW NOŚĆ POJAZDU I (Mg)
SPADEK TEM PERATURY
d T (°C /h )
J W . + mocny
wiatr
ZAKRES TERMOIZOLACJI
i (%) Rys. 14. Spadek temperatury mma w funkcji ładowności pojazdu
Fig. 14. The decrease o f temperature mma in the function o f the loading o f a vehicle
N U M E R P O J A Z D U (1 )
Rys. 15. Wskaźnik termoizolacji
Fig. 15. The indicator o f the thermal isolation o f the load
6. P A R A M E T R Y T R A K C Y JN E PO JA Z D Ó W
S traty term iczne s ą adekw atne do czasu jazd y . Szybkość pojazdu, ja k i zdolność p rzy sp ieszan ia oraz u trzym ania w ysokiej prędkości przy znacznych p o chyleniach niw elety z a le ż ą od param etrów trakcyjnych, tzn. stosunku m ocy silnika do m asy całkow itej (4). M a to istotne znaczenie głów nie podczas ja z d y w m ieście oraz w górach.
W*ocy=M S -M ćp (4)
gdzie:
Wmocy - w skaźnik m ocy pojazdu, kW /M g, M s - m oc silnika pojazdu, kW , M cp - m asa p ojazdu z ładunkiem , Mg.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 N U M E R P O JA Z D U (1)
Rys. 16. Wskaźnik mocy
Fig. 16. The indicator o f the power o f the vehicle
C harakterystyka trakcyjna pojazdów w skazuje (rys. 16), że w skaźnik m ocy m aleje ze w zrostem ładow ności. W ynika to z podnoszenia ładow ności bez p opraw y m ocy silnika z uw agi n a o g ran iczo n ą d o p u szczaln ą m asę całkow itą. Z astosow anie cięższego silnika je s t łatw iejsze w pojazdach członow ych. Z ysk term iczny, osiągnięty dzięki w iększej m asie p rzew ożonego ładunku i w iększem u w skaźnikow i koncentracji, je s t niw eczony spadkiem szybkości.
Z asięg transportu m ieszanki m ineralno-asfaltow ej 489
7. O G R Z E W A N IE SK RZY N I Ł A D U N K O W E J
1 - owiewka górna nad kabiną,
2 - owiewki boczne między kabiną a skrzynią, 3 - podwyższona skrzynia ładunkowa,
4 - wydłużona podłoga skrzyni poza ty Iny obrys podwozia, 5 - dodatkowa czwarta oś zwiększająca ładowność, 6 - ogrzewanie skrzyni spalinami.
Rys. 17. Pojazd z ogrzewaną skrzynią ładunkową Fig. 17. The vehicle with the heated loading platform
P rzeciw działaniem stratom cieplnym , a szczególnie przechłodzeniom kraw ędzi skrzy
ni, podłogi i przedniej burty je s t ogrzew anie spalinam i (w yw rotki K raz, K am az, Tatra-Sibir, Jelcz-opcja) [17]. Instalacja ow iew ek osłaniających ładunek oraz zw iększenie ładow ności p rzez dodanie czw artej osi - stw arza m od elo w ą w yw rotkę do przew ozu m m a (rys. 17.) [18],
R ozw iązaniem droższym , stosow anym w byłym N R D , było ogrzew anie sp ecjaln ą n a g rzew n icą przestrzeni m iędzy ładunkiem a g ó rn ą o s ło n ą co zm niejszało spadek tem peratury np. o 8 °C/h przy tem peraturze -10 °C kosztem w zrostu zużycia paliw a o 20-23 % [26],
8. K O M PE N SA T A STRA T C IEPLN Y CH
Z w iększenie odległości transportu je s t m ożliw e przy zastosow aniu rozw iązań n iekon
w encjonalnych, ja k np. podniesienie tem peratury w ytw arzania m m a czy podgrzanie podłoża.
W zrost tem peratury w ytw arzania, rów now ażący ubytki ciepła w transporcie, je s t je d n a k ko
sztow ny, gdyż straty ro s n ą proporcjonalnie do rozpiętości tem peratury m m a i otoczenia [28].
N ie zaw sze rów nież asfalt i dodatki to leru ją podniesienie tem peratury w y tw arzania [1, 2], Z astosow anie podgrzania podłoża drogow ego do tem peratury 120°C , z rów nocze
snym transportem m m a w ysokotonażow ym i w yw rotkam i, potw ierd za m ożliw ość popraw nego w ykonania naw ierzchni naw et przy ujem nej tem peraturze otoczenia m inus 20 °C [20].
9. Z A SIĘG T R A N SPO R T U TEC H N O L O G IC ZN E G O
Stosow anie pojazdów o ładow ności do 5 M g ogranicza zasięg transportu m m a do 40 km przy tem peraturze pow ietrza + 20 °C, co odpow iada prom ieniow i 34 km i do 8 km przy + 5 °C [23]. O bszar obsługi otaczam i, w ynoszący 1500-2000 km 2, odpow iada prom ieniow i
15-30 km ; w tym dla dróg średnio 28 km i 21 km dla ulic [4, 8],
P rzy tem peraturze +15 °C (rys. 18) [4, 15] tw orzy się w m m a skorupa grubości 5- 20 cm ograniczająca odległość przew ozu do 5 km [7],
Rys. 18. Temperatura mma na skrzyni ładunkowej podczas transportu Fig. 18. Temperaturę mma on the loading platform during transport
Spadek tem peratury m m a w transporcie w ynosi około 10°C /h dla skrzyń odkrytych i 5 °C /h dla izolow anych. B adania autora w ykazały spadek 9 -1 2 °C /h [17, 18] i potw ierdziły je g o korelację z n o rm ą (0-35 °C), w zależności od rodzaju m m a [6, 10, 11, 12, 13]. S padek ten je s t w iększy niż w N iem czech [7, 16] oraz w badaniach A A SH O -T est (< 1 1 °C/h) [6, 27],
P roponow any przez autora sposób określania dopuszczalnego spadku tem peratury je s t o party na norm ow ych kryteriach oceny zagęszczenia m m a [19], co p o zw ala określić zasięg transportu, w ynikający z czasu i prędkości jazd y .
Z astosow anie p ojazdu w ysokotonażow ego, przy korzystnych w arunkach pogodow ych, p o zw ala zw iększyć czas transportu do 2 godzin [9]. P rzykładow o, przy rem oncie m ostu w P ło ck u dow ożono m m a z odległego o 80 km M odlina oplandekow anym i pojazdam i [25].
U względniając w arunki ruchow e uzyskuje się zróżnicowane odległości przew ozu (tabl. 5).
Pow yższe rozw ażania p o zw alają przedstaw ić czas transportu w funkcji typu p ojazdu i term oizolacji ład u n k u d la tem peratury otoczenia 10 i 20 °C (rys. 19).
T ablica 5 Prom ień obszaru obsługiw anego przez otaczam ię
Odległość transportu (km)
K r y t e r i a t r a n s p o r t u mma po prostej rzeczywista
10 12 temp. powietrza <10°C, pełne zabezpieczenie termiczne 20 24 temp. powietrza <20 “C, samochód średniotonażowy - miasto 30 36 temp. powietrza <20 °C, samochód średniotonażowy - teren 40 48 temp. powietrza >20°C, samochód średniotonażowy - teren 50 60 temp. powietrza >20 °C, samochód wysokotonażowy - teren
3 4 5
RO D ZA J P O JA Z D U (1) 300
250 -
2 0 0 •
150
100
ocieplenie skrzyni / tmax - ocieplenie skrzyni / tmin - brak ocieplenia / tmax - brak ocieplenia / tmin
1 - skrzyniowy 2-osiowy - 5,0 Mg 2 - samowyład. 2-osiowy - 5,0 Mg 3 - siodłowy 4-osiowy - 18,0 Mg 4 - siodłowy 5-osiowy - 22,0 Mg 5 - siodłowy 6-osiowy - 25,0 Mg 6 - samowyład. 2-osiowy - 8,5 Mg 7 - samowyład. 3-siowy - 12,0 Mg 8 - samowyład. 4-osiowy - 19,0 Mg
Rys. 19. Czas transportu przy temperaturze 10 i 20 °C Rys. 19. The time o f transport in 10 and 20 "C
Z asięg transportu m ieszanki m ineralno-asfaltow ej 491
10. D Y SL O K A C JA O TA C ZA R N I
L okalizację otaczam i ustala się pod kątem dostępności surow ców i m ediów , bliskości placów b u d ó w oraz dostosow ania układu drogow ego do kierunków przew ozów .
Rys. 20. Modelowy podział obszaru obsługiwanego przez wytwórnie mma Fig. 20. The modelling division o f an area serviced by a asphalt mixing plant
Relacje m iędzy m iejscam i pozyskania m ateriałów , w y tw ó rn ią a budow am i rz u tu ją na koszty transportu. O graniczenie czasu transportu m m a [9] im plikuje lokalizację o taczam i b li
sko placu budow y. W arunek ten spełniają otaczarki m obilne o m ałej w ydajności. Z asadniczo w ykorzystuje się otaczarki stacjonarne o dużej w ydajności, gw arantujące le p sz ą ja k o ść mma.
O bszar obsługiw any przez otaczam ię m ożna przyjąć w kształcie koła, kw adratu, tró j
kąta rów nobocznego lub sześciokąta (tab. 6.). W ybór optym alnego pokrycia terenu przez p o szczególne figury um ożliw ia w ydłużenie relacji transportow ych od centralnie zlokalizow anej otaczam i do ekstrem alnie oddalonych punktów , zw iększenie pow ierzchni zaopatryw anej z je - dnej otaczam i oraz w iększy popyt n a mma.
T ablica 6 O bszar obsługiw any przez otaczam ię i popyt na m m a przy tem peraturze 10 °C
Lp. F i g u r a
Wydłu
żenie relacji trans
portowej
Równo
ważna powierz
chnia
Promień dowozu mma (km) Popyt na mma (Mg/godz) przy ładowności samochodu (Mg)
5 Mg 20 Mg 5 Mg 20 Mg
przy ociepleniu skrzyni ładunkowej (%)
0 70 0 70 0 70 0 70
1. koła styczne 1,155 2,598 89 376 1259 8548
2. sześciokąty 1,155 2,598 89 376 1256 8548
3. koła przecinające się 1,365 2,055 17 35 64 167 70 297 993 6762
4. kwadraty 1,414 2,000 68 289 967 6581
5. trójkąty równoboczne 2,000 1,299 44 188 628 4274
11. PO D SU M O W A N IE
Istotnym elem entem z punktu w idzenia ustalenia zasięgu transportu je s t w ybór typu pojazdu oraz ocieplenia. N ajw iększe odległości przew ozu m ożna uzyskać stosując sam ochody sam ow yładow cze czteroosiow e. P o zw alają one, w przypadku ocieplenia podłogi i
burt, w ydłużyć czas transportu 1,6 raza w stosunku do pojazd ó w trzyosiow ych i 5,1 raza - do p o jazd ó w dw uosiow ych. Przy braku ocieplenia uzyskuje się 1,5-krotne w ydłużenie w stosunku do w yw rotek trzyosiow ych i 4,1-krotne - do dw uosiow ych. D alsze zw iększenie odległości p rzew ozu gorącej m m a w ym aga stosow ania w yw rotek z o g rzew an ą spalinam i sk rz y n ią ładunkow ą. G orzej w ypada ocena naczep sam ow yładow czych na ciągnikach siodłow ych.
P rzedstaw iona ocena zasięgu przew ozu gorącej m m a zaw iera kalkulację czasów p o stoju p od za- i w yładunkiem oraz koordynację z w y d ajn o ściąo taczam i i układarki drogow ej.
Stosując ww. m etody zab ezpieczenia ładunku przed p rzechłodzeniem oraz dzieląc ob
sługiw any o bszar na odpow iednie pola, uzyskuje się układ, od którego w ielkości zależy usta
lenie zap o trzeb o w an ia na m m a, a tym sam ym m aksym alnej w ydajności godzinow ej otaczarki.
R zutuje to n a g lo b aln ą m asę p rz e w o z o w ą a tym sam ym n a liczbę p o jazd ó w zatrudnionych w transporcie
Przy planow aniu dyslokacji otaczam i najlepszym rozw iązaniem je s t zatem podział obszaru na sześciokąty lub koła styczne, dające najm niejsze w ydłużenie transportu do skraj
nych pun k tó w n a obw odzie (15,5 %). Jest to istotne z term icznego p u n k tu w idzenia, gdyż p o zw ala ograniczyć tem peraturę ogrzew ania m m a, zw iększyć obszar oddziaływ ania o taczam i o raz je j w ydajność, a tym sam ym zw iększyć m asę przew ozow ą.
L it e r a tu r a
1. A lam a K ., Szczepaniak Z.: D ikam in R - Św iadectw o d o puszczenia do stosow ania w budow nictw ie drogow ym i m ostow ym - 104/1987, IB D iM , W arszaw a.
2. A lam a K.: O ptym alna tem peratura otaczania lepiszczem bitum icznym ziaren m ieszanki m ineralnej, D rogow nictw o, W arszaw a, 8/1986.
3. C iężarów ki św iata, P rin t Shops PR ĘG O - Polska, W arszaw a 1993.
4. C zapliński Z.: L okalizacja w ytw órni m as bitum icznych, D rogow nictw o, W arszaw a 5/1976.
5. G łów ny U rząd Statystyczny: R ocznik statystyczny, W arszaw a 2002.
6. G reutert J.: D er A A SH O -T est, Strasse und V erkehr, Z urych, 7/1962.
7. Holl A.: Bitum inoese Strassen. Technologie und Bauweisen, Bauverlag, W iesbaden und Berlin 1971.
8. L eśko M .: W pływ kosztów produkcji m as bitum icznych w różnych typach w ytw órni na ekonom icznie uzasadniony obszar obsługi, D rogow nictw o, W arszaw a 4/1975.
9. PN -74/S-96022: N aw ierzchnie z betonu asfaltow ego, 1974.
10. PN -S -96025 D rogi sam ochodow e i lotniskow e - naw ierzchnie asfaltow e. W ym agania, W arszaw a 2000.
1 1. Rol l a S.: Przegląd prasy: T w ardnienie asfaltów w otaczarkach bębnow ych, D rogow nictw o, W arszaw a 3/1990.
12. Shell.: A sphaltm ischgut im Strassenbau, Taschenbuch fuer den Strassenbauer, D uesseldorf 1970.
13. S ojuzdom ii.: R ukovodstvo po stroitelstvu asfaltobietonnych pokrytij, M o sk w a 1978.
14. S puziak W .: E nergetisch-technische Effekte bei der A nw endung von B itum enem ulsion, D ie Strasse, B erlin 3/1989.
15. S puziak W .: E nergochłonność produkcji m ieszanek m ineralno-bitum icznych, D rogow nictw o, W arszaw a 4-5/1985.
16. S puziak W .: O ptym alizacja tem peratury w budow ania m as bitum icznych, D rogow nictw o, W arszaw a 8/1984.
17. S puziak W .: O ptym alizacja w arunków transportu m ieszanek m ineralno-bitum icznych, D rogow nictw o, W arszaw a 6/1990.
Z asięg transportu m ieszanki m ineralno-asfaltow ej 493
18. S puziak W .: W arunki transportu gorących m as bitum icznych, V I M iędzynarodow a K onferencja pt. Trw ałe i bezpieczne naw ierzchnie drogow e, K ielce 2000.
19. Spuziak W .: W pływ w arunków technologicznych n a jak o ść m as bitum icznych, Politechnika W rocław ska, R aport 1-14 PRE 33/80, W rocław 1980.
20. Spuziak W.: W ykonyw anie drogow ych robót naw ierzchniow ych w niskiej tem peraturze, Drogownictw o, W arszaw a 7/2000.
21. Stosch H.: B łędy w ykonaw stw a naw ierzchni bitum icznych, W K iŁ, W arszaw a 1977.
22. Stypułkow ski B., Spuziak W .: T echnologia w ykonaw stw a i utrzym ania spoin podłużnych i poprzecznych w naw ierzchniach bitum icznych, Politechnika W rocław ska, R aporty 1-14 14/84 i 6/86, W rocław 1984, 1986.
23. Stypułkow ski B., W olek Cz., Spuziak W .: R ejonizacja baz produkcji m as bitum icznych, Politechnika W rocław ska, R aport 1-14 67/75, W rocław 1975.
24. Suw ara T.: Zapotrzebow anie na lepiszcza bitum iczne w św ietle rozw oju drogow nictw a, D rogownictw o, W arszaw a 11/1992.
25. Sybilski D ., Słotw iński D., Szrajber W ., B łaszczykow ski A ., Pałys M .: N apraw a izolacji i naw ierzchni m ostu w Płocku w 1998 r., V M iędzynarodow a K onferencja pt. T rw ałe i bezpieczne naw ierzchnie drogow e, K ielce 1999.
26. U hlem ann P.: Technologische und energetische G esichtpunkte zur V erlegung heissm ische bitum inoeser Tragschichten unter w interlichen W itterungsbedingungen, D ie Strasse, Berlin 6/1981.
27. W ehner B ., Siedek P., Schulze K .H.: H andbuch des Strassenbaus, B and 3, Springer V erlag, B erlin, H eidelberg, N ew Y ork 1977.
28. Ż urek B.: W pływ technologii drogow ej na jakość asfaltów , N ow ości w T echnice D rogow ej, W arszaw a 38/1968.
A b s tr a c t
The paper presents m odelling o f the distance o f the transport o f h o t bitum inous m ixes from asphalt m ixing plant to the place o f building it in having in m ind the m inim um therm al lost. A s best m eans o f transport the self-unload four axle vehicle w as chosen. Therm al isolation or heating o f the loading platform additionally lengthens the distance o f the transport o f the hot asphalt mix.
