Frezarea straturilor rutiere si reciclarea materialelor

Catedra Masini de Constructii

ABSTRACT

Frezarea straturilor din structurile rutiere este o activitate tehnologica frecvent intalnita in lucrarile de reabilitare a drumurilor. In articol se prezinta principiul procesului de frezare, echipamentele folosite si principalele aplicatii tehnologice ale acestuia.

I) Descrierea si schema de principiu ale procesului de frezare

Frezarea este un proces de prelucrare prin aschiere a straturilor rutiere, constand in dezagregarea acestora prin fragmentarea pe loc, cu ajutorul unui echipament de lucru sub forma unui tambur (cilindru) foarte robust pe care sunt montati niste dinti speciali (fig. 1, dupa [8]). Din combinarea miscarii de rotatie a tamburului cu miscarea de avans obtinuta prin deplasarea masinii, dintii actioneaza cu efect de pana asupra materialului pe care il fragmenteaza cu modificarea dimensiunilor agregatelor minerale, prin spargere sau taiere, ceea ce asigurǎ o o granulare in particule cu dimensiunile maxime cuprinse intre 25 si 40 mm.

Prin frezare se produce dezagregarea si fragmentarea straturilor de mixturi asfaltice si eventual a straturilor de fundatie pe o anumita adancime (fig. 2).

II) Echipamentul tehnologic specializat si incadrarea in flux:

Frezele rutiere (fig. 3, dupa [8]) sunt echipamente tehnologice specializate care intra in componenta unor sisteme de masini corespunzatoare fluxurilor de lucru specifice diferitelor metode de reciclare aplicate. Tamburul (fig. 4, dupa [8]) este echipamentul de lucru al unei freze si efectueaza o miscare de rotatie, care este combinata cu miscarea de deplasare, in sectorul de lucru, a masinii.

Procesul de frezare este intalnit si la alte tipuri de echipamente tehnologice cum ar fi, de exemplu, reciclatoarele. In cazul reciclatoarelor tamburul de frezare realizeaza si operatia de malaxare ceea ce implica o constructie specifica a suportului dintelui (fig. 5, dupa [9]).

Metodele tehnologice de reciclare a materialelor asfaltice rezultate dupa frezare pot fi:

reciclarea pe loc la rece - frezarea-reciclarea-stabilizarea, 'in situ', a unor straturi rutiere din diverse materiale (fig. 6)

reciclarea in miscare - frezarea straturilor degradate din asfalt, recuperarea materialului rezultat in urma frezarii si reciclarea lor in instalatii mobile de preparare, in miscare, la cald sau la rece, a mixturilor asfaltice (fig. 7);

reciclarea in statii fixe - frezarea straturilor degradate din asfalt, in vederea reabilitarii prin aplicarea unor straturi noi, cu recuperarea si reciclarea materialului rezultat in urma frezarii (fig. 8).

Corespunzator metodelor de lucru materialul rezultat in urma procesului de frezare poate sa fie supus unei activitati urmatoare dupa caz:

asternerea in cordon pe axa fasiei de frezare de unde este preluat direct de alt echipament tehnologic in vederea prelucrarii ulterioare;

asternerea in cordon lateral sau pe axa fasiei de frezare de unde este preluat de un elevator pentru transferarea in cuva unui alt echipament tehnologic in vederea prelucrarii ulterioare;

incarcarea intr-o autobasculanta sau intr-un reciclator cu ajutorul unui transportor cu banda.

III) Caracteristicile tehnologice ale procesului:

Performantele tehnologice ale masinii sunt caracterizate de patru paramatrii de lucru principali (fig. 2): viteza de deplasare (v_a ), turatie tamburului (ω), latimea de frezare (l), adancimea de frezare (h) care depind la randul lor de natura materialelor prelucrate si de conditiile de incadrare a lucrarilor fata de restrictionarile spatiale (spatii largi, spatii restranse sau spatii inguste). Acesti parametri depind exclusiv de capacitatea masinii de frezat folosita, care trebuie sa satisfaca anumite criterii de performanta: greutatea, puterea de actionare, aderenta la calea de deplasare, transmisia etc [5,6].

In tabelul 1 sunt prezentate domeniile de marimi ale variatiei caracteristicilor tehnologice ale procesului de frezare, stabilite pe baza datelor referitoare la frezele rutiere marca WIRTGEN (tabel 2).

IV) Scopul frezarii

Lucrarile de frezare a straturilor rutiere degradate se pot intalni in urmatoarele situatii tehnologice   principale [5,6]:

Eseu: Tehnica auditului energetic pentru cladiri Proiect: Condensul - ce putem face pentru a micsora riscul aparitiei condensului?

Reparatii locale. Frezarea straturilor asfaltice, in grosime de 20 - 60 mm, pe sectoare izolate, care prezinta degradari (gropi) sau fisuri dese sub forma de retea, transversale sau longitudinale. Fisurile in forma de retea (denumite si 'faiantare') sau cele transversale apar numai la stratul superior in timp ce fisurile longitudinale pot afecta si straturile mai adanci. Materialul rezultat din frezare se recupereaza in vederea reciclarii.

Reparatii integrale ale imbracamintilor asfaltice. Frezarea imbracamintilor sistemelor rutiere elastice, in grosime de 30 - 40 mm, atunci cand prezinta o uzura avansata si necesita inlocuirea lor cu mixtura noua. Metoda se aplica atunci cand stratul suport are inca o capacitate portanta corespunzatoare si se doreste ca inaltimea sistemului rutier sa ramana aceeasi. Este, in special, cazul strazilor din orase, a imbracamintilor de poduri si ale pasajelor subterane. Materialul rezultat se recicleaza pe loc.

Reparatii capitale. Frezarea intregului pachet de straturi asfaltice, inclusiv a straturilor de baza, pe o grosime de 80 - 350 mm. Metoda se aplica in cazul refacerii integrale asistemului rutier cu reciclarea la cald sau la rece a materialelor.

Frezarea fina. Frezarea in strat subtire, circa 10 mm, a straturilor din asfalt sau din beton de ciment, in scopul maririi rugozitatii stratului de uzura si al eliminarii denivelarilor mici si izolate.

V)Tipuri de materiale care intra in proces si caracteristicile acestora.

Materialele supuse procesului de frezare pot fi:

materialele asfaltice din imbracamintea rutiera uzata;

agregate aglomerate cu lianti, din stratul de baza uzat;

beton de ciment.

Caracteristicile materialelor, care influenteaza procesul de frezare (fig. 9), sunt [7]:

Duritatea stratului frezat influenta asupra vitezei de uzare a dintilor prin rezistenta la penetrare. Aceasta rezistenta creste proportional cu duritatea si influenteaza in acelasi sens viteza de uzare a dintilor.

Natura agregatelor minarale, din structura materialului frezat, influenteaza procesul de uzare a dintilor prin forma granulelor si duritatea rocilor din care provin acestea.

Comportamentului termoplastic al bitumului, in functie de temperatura mediului, influenteaza procesul de uzare a dintilor in cazul straturilor asfaltice. Vascozitatea asfaltului este proportionala cu temperatura si influenteaza implicit atat uzura dintilor cat si productivitatea de lucru a masinii.

VI) Caracteristicile constructive ale echipamentului de lucru.

Dispunerea dintilor pe tambur (fig. 9) are in vedere o utilizare optimala a puterii motorului, limitarea uzarii dintilor si a vibratiilor transmise la masina.

Unghiul de asezare in raport cu tangenta, cuprins intre 35 si 45 , este influentat de turatia tamburului, adancimea de frezare, avansul masinii si natura materialului [7].

Unghiul de deviere in raport cu planul transversal, cuprins intre 5 si 7 , da nastere la forte excentrice de antrenare a dintelui intr-o miscare de rotatie in jurul axului sau longitudinal. Aceasta asigura pe langa uzura uniforma si o autoascutire in timpul lucrului [7].

Pasul dintre dinti influenteaza atat structura suprafetei cat si productivitatea masinii [7]:

distanta mica dintre cutite conduce la un numar mai mare al acestora ceea ce implica o rezistenta la penetrare mai mare, respectiv un avans mai mic. Rezulta o structura mai fina a suprafetei in detrimentul productivitatii;

distanta mai mare dintre cutite conduce la un numar mai mic al acestora ceea ce implica o rezistenta la penetrare mai mica, respectiv un avans mai mare. Rezulta o structura mai rugoasa a suprafetei in avantajul productivitatii.

Conditii bune privind starea suprafetei si productivitatea realizata sunt asigurate prin pasul dintre dinti de 6 - 15 mm, dupa tipul masinii.

Dintii se deosebesc intre ei prin executia varfului taietor si forma capului. Tipul dintilor depinde de natura si duritatea materialului frezat.

VII) Noxele emise si metodele de preventie sau limitare.

Principalele noxe emise in timpul procesului de frezare sunt:

praful;

zgomotul;

gazele arse provenite de la motorul termic.

Aceste emisii pot fi prevenite sau limitate prin adoptarea unor solutii constructive adecvate si prin respectarea regimurilor de lucru normale in concordanta cu parametrii lucrarii.

Dintre masurile de constructie a frezelor se amintesc:

echipamentul de lucru este montat intr-o capota de tip cheson, pentru limitarea zgomotului si protectia mediului inconjurator; accesul la echi­pamentul de lucru se face prin intermediul unor clapete rabatabile sau glisante;

frezele rutiere sunt prevazute si cu instalatii de stropire cu apa, care impiedica formarea prafului in timpul procesului de frezare si reduce uzura dintilor.

BIBLIOGRAFIE

Mihǎilescu, St., Bratu, P., Zafiu, Gh. P. s.a Tehnologii si utilaje pentru executarea, intretinerea si reabilitarea suprastructurilor de drumuri. Vol. II: Tehnologii si utilaje pentru repararea si reabilitarea drumurilor Ed. IMPULS, Bucuresti, 2005

2. Mihailescu St. si Zafiu, Gh. P. Frezele rutiere din categoria compact In "Revista de unelte si echipamente", nr.31/2003.

3. Stefanescu M. Contributii asupra optimizarii procesului de frezare a straturilor de uzura ale drumurilor, Teza de Doctorat, Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, 2006

Tonciu O.

5. Zafiu, Gh. P. Freze rutiere In "Revista de unelte si echi­pa­mente", nr.19 , martie 2002.

Zafiu, Gh. P. Frezele rutiere. In "Drumuri poduri", Anul XII, nr.64, martie-aprilie 2002.

7. * * * Leitfaden für Fräsarbeiten. Fachpublikation des VDSF. Redaktion: Technischer Ausschuß des VDSF, 1991

8. * * * Interactive Training Guides Washington

* * * http: www.wirtgen.de