compaction concepts

Compaction ConceptsAsfalt, HF-vältar och konceptjämförelse

Amplitud

Den nominella amplituden beskrivs som hälften av den sträcka som valsen rör sig (vertikalt eller horisontellt). När motvikten roterar rör sig valsen åt motsatt håll i förhållande till motvikten. Det betyder att när när vikten är i det högsta läget, så är valsen i sin lägsta punkt. Amplituden spelar en stor roll vid bestämning av den maximala lager-tjockleken för en vält. En hög amplitud (och statisk linjelast) gör att välten kan arbeta på ett tjockt lager. En låg amplitud begränsar djupverkan, men reducerar även risken för ballastkrossning.

ÖvrigtVältens hastighet påverkar packningsresultatet, och den bör inte överskrida 5-6 km/h för att säkerställa en tillfredsställande packning. Ofta krävs lägre hastighet under de första vändorna på het asfalt. Det finns också flera andra parametrar som påverkar slutresultatet på en asfaltering. För ytterligare information, se gärna “Packning och Utläggning, Teori och Praktik”.

Statisk linjelast

Den statiska linjelasten beräknas genom att dividera den del av den to-tala vältvikten som bärs upp av varje vals med valsens bredd. Den statiska linjelasten anges normalt i kg/cm, kN/m (eller PLI pund per linjetum). Den statiska linjelasten påverkar en välts förmåga att uppnå en hög packnings-grad. I allmänhet gäller att en vält med en högre statisk linjelast kan nå en högre packningsgrad.

Frekvens

Vibrationsfrekvensen måste väljas med hänsyn till det material som ska packas och vältens amplitud. Genom forskning och erfarenhet har man funnit att högre frekvenser är utomordentligt väl lämpade för asfaltpack-ning jämfört med lägre frekvenser. Rent generellt förhåller det sig så att om amplituden minskas, så bör frekvensen ökas för att kompensera för förlusten i valsacceleration. Detta är orsaken till varför man kan få ett sämre packningsresultat om man använder en asfaltvält med en för låg frekvens. En hög frekvens minskar även risken för vågbildning.

I denna broschyr beskrivs de olika packningskoncept som finns tillgängliga på marknaden. Det är en objektiv jämförelse som rör deras funktion och prestanda. Det finns ett flertal olika parametrar som påverkar packningsprestanda hos en vält, och de viktigaste av dessa beskrivs nedan. Men, det är bara genom praktiska test som man på ett säkert sätt kan fastställa en välts prestanda, eller visa de verkliga skillnaderna mellan olika maskiner eller koncept.

Packningsparametrar

Nutation

Fyra motroterande excentervikter alstrar en horisontell rörelse, tvärgående mot vältriktningen, samt även en oscillerande rörelse.

Oscillation

Två roterande excentervikter placerade utanför valsens centrum genererar en oscillerande rörelse i valsen. Detta innebär att, till skillnad från de två föregående vibrationssystemen, så förflyttas inte valsens rotationsaxel utan oscillerar runt den.

Packningskoncept

Riktad vibration

Genom att använda två mot varandra roterande excentervikter i valsens centrum, är det möjligt att skapa en riktad vibration. Med en konstant amplitud, kan riktningen på denna konstanta amplitud varieras från helt vertikal till helt horisontell.

Statisk packning

En statisk vält arbetar med den statiska linjelasten som enda packningspara-meter. Jämfört med en vibrationsvält måste linjelasten vara betydligt högre för att den statiska välten ska bli ett effektivt packningsredskap. Trots detta är den begränsad till en lagertjocklek på omkring 50 mm. Variationer i den statiska linjelasten åstadkoms genom att förse välten med ballast.

Traditionell vibration

Vibrationen alstras av en eller flera excentervikter som roterar runt en i valsen centrerad axel. Genom att ändra storleken på de excentervikterna åstadkommer man olika amplituder. Med detta slags system vibrerar valsen med en roterande rörelse och ger en “circulär amplitud”.

Lämplig för alla material

Den mest effektiva metoden

God djupverkan

Ger en jämn packning

Okomplicerat vibrationssystem

Den mest effektiva metoden (vertikalt)

God djupverkan (vertikalt)

Packning av tunt asfaltlager (horison-tellt)

Jämn packning (vertikalt)

Inga markvibrationer

Okomplicerat system

Välkänt koncept

Asfaltpackning på broar

Packning av tunna asfaltlager

Mindre markvibrationer


Packning av tunna asfaltlager


Mindre markvibrationer

Slutsats - traditionell och riktad vibrationJämförbar packningsförmåga. Men, det automatiska rik-tade vibrationssystemet är diskutabelt på asfalt, på grund av svårigheterna med exakt styvhetsmätning på rätt djup. Alltför många inställningsmöjligheter förvirrar operatören, och många gånger kan man ställa sig frågan om systemet används i full utsträckning. Ett mindre komplicerat system innebär oftast mindre behov av, och lägre kostnader för underhåll och reparationer. Normalt har den riktade vibra-tionsvälten bara en vals med denna typ av system. Den andra valsen har ett traditionellt vibrationssystem, vilket innebär att

Trad

itio

nel

l vib

rati

on

Rikt

ad v

ibra

tion

Osc

illat

ion

N

uta

tio

n

Stat

isk

pac

knin

g

man för att få en helautomatisk inställning måste stänga av den traditionella vibrationen och göra dubbelt så många överfarter som när båda valsarna vibrerar.

Statisk, oscillerande & med nutation (krökning)Dessa vältar ger liknande packningsresultat. Det mest ekono-miska sättet är att utföra packning med den minst komplic-erade utrustningen, en statisk vält. Samtliga vältar lämpar sig för packning av tunna asfaltlager.

Genererar markvibrationer

Valsslitage (horisontellt)

Markvibrationer

Komplicerat vibrationssystem

Begränsad djupverkan

Kräver många överfarter



Valsslitage




Valsslitage


Fördelar Nackdelar

Låg amplitud/hög frekvensNya tillämpningar har drivit på utvecklingen av nya maskiner, och som ett resultat av detta finns nu de högre frekvenserna tillgängliga. Packningseffekten beror på amplituden och frekvensen (och också på den statiska linjelasten). Om amplituden minskas, så måste frekvensen ökas i motsvarande mån. Detta kommer att resultera i en maskin med utomordentlig packningsförmåga på tunna lager med låg amplitud (hög frekvens), och som fungerar lika bra på tjockare lager med hög amplitud (lägre frekvens).

VälthastighetEn högre frekvens betyderinte att välthastigheten kan ökas. Även om slagavståndet kan bibehållas vid en högre hastighet med en högre frekvens, så kommer packningsresultatet att bli lidande. Det finns även andra problem, en hög hastighet under de första överfarterna kommer att skapa en bogvåg som kan orsaka sprickor och/eller gupp i ytan. Håll därför välthastigheten inom området 3-6 km/tim. För de allra första överfarterna kan en ännu lägre hastighet krävas.

BallastkrossningOm ännu större ballast används i tunnare skikt, ökar risken för ballastkrossning, speciellt vid användning av maskiner med traditionella amplituder och frekvenser. Denna risk minskar väsentligt om en maskin med låg amplitud/hög frekvens används.

PackningsprestandaKombinationen av låg amplitud och hög frekvens har tagits fram för packning av tunna asfaltlager. För denna tillämpning är det den lämpligaste lösningen, både med hänsyn till packningsprestanda och för att undvika ballastkrossning.

Vibrationspackning av asfalt kräver en lägre amplitud och högre frekvens än jordpackning. Detta är ett välkänt faktum, ända sedan asfaltpackn-ing med vibrerande vältar introducerades på 50-talet. Traditionellt har frekvensen legat runt 50 Hz och amplituderna i området 0,35 till 1 mm. Men eftersom utvecklingen inom asfaltindustrin går mot tunnare lager och större ballast, så måste packningsutrustningen utvecklas i samma riktning. Tunnare lager kräver lägre amplituder för att begränsa dju-pverkan och minimera risken för ballastkrossning. För att upprätthålla packningseffekten, så måste frekvensen ökas. Det är här som den högfrekventa asfaltpackningen kommer in.

Asfalt- packning

OBS! Alla diagram är baserade på resultaten från fullskalig testning av asfaltvältar på het asfaltblandning.

Packningsökning för 40 Hz respektive 70 Hz (samma amplituder). Observera att 40 Hz- kurvan aldrig når den erforderliga, minimala packnings-graden.Antal vändor

Tabell 1

Pack

nin

gsg

rad

(%) M

arsh

all

VibrationsfrekvensAmplitud: 0.21 mm

- Packning av tunna lager kräver en låg amplitud. Detta, i sin tur, kräver en hög frekvens för att alstra tillräcklig packningsenergi.

- Låga amplituder minimerar risken för ballastkros-sning.

- En hög frekvens tillåter inte högre välthastigheter, packningsresultatet kan sjunka under erfordrade nivåer om hastigheten överskrider 6 km/tim. Det betyder att fler överfarter måste göras.

- En vält inställd med en låg amplitud/hög frekvens för tunna lager, och en hög amplitud/lägre frekvens för tjocka lager är en mycket mångsidig maskin. Den kan användas för både bär- och bindlager, likaväl som för tunna slitlager.

Slutsatser

Pack

nin

gsg

rad

(%) M

arsh

all

Diagrammet visar förhållandet mellan amplitud och frekvens och önskad packningsgrad vid 99 %-linjen. Välten testades med en fix amplitud och ett antal olika frekvenser. Det visar att det för en viss amplitud finns en frekvens för vilken packnin-gen är mest effektiv.

Tabell 3

Frekvens (Hz)

Pack

nin

gsg

rad

(%) M

arsh

all

Amplitud: 0.21 mm

Jämför det antal vändor som krävs för att uppnå erforderlig packningsgrad. Om hastigheten ökas från5 till 7 km/h, så krävs 50 % fler överfarter för att uppnå erforderlig lägsta packningsgrad (sex överfarter i stället för fyra).

Antal vändor

Tabell 2

Amplitud: 0,23 mmFrekvens: 70 Hz

Minimikrav

Välthastighet:

35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Hot asphalt mix, maximum layer thickness 5 cm

Frequency (Hz)

100.5 %

100 %

99.5 %

99 %

98.5 %

98 %

97.5 %

2 3 4 5 6 7 8

101 %

100 %

99 %

98 %

97 %

96 %

7 km/h5 km/h


0 1 2 3 4 5 6 7 8

101 %

100.5 %

100 %

99.5 %

99 %

98.5 %

98 %

97.5 %

97 %

70 Hz40 Hz


0 1 2 3 4 5 6 7 8

101 %

100.5 %

100 %

99.5 %

99 %

98.5 %

98 %

97.5 %

97 %

70 Hz40 Hz


2 3 4 5 6 7 8

101 %

100 %

99 %

98 %

97 %

96 %

7 km/h5 km/h


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

102 %

101 %

100 %

99 %

98 %

97 %

96 %

Oscillating Directed

Stone mastic 16 - 70/100, 40 mm

CC424HF

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

102 %

101 %

100 %

99 %

98 %

97 %

96 %

95 %

Oscillating Directed

Asphalt base 22 - 160/220, 70 mm

CC424HF

Antal överfarter

Pac

knin

gsgr

ad (%

), M

arsh

all

Antal överfarter

Pac

knin

gsgr

ad (%

) Mar

shal

l

CC424HF och den oscillerande välten kräver båda sex överfarter för att uppnå önskad packningsgrad. Välten med riktad vibration behövde åtta överfarter för att nå önskad hålrumshalt.

Packnings- koncept - jämförelse

Praktiska tester är det enda pålitliga sättet att visa prestan-daskillnader mellan de olika koncepten. Dessa tester utfördes under liknande förhållanden, och packningstemperaturerna övervakades noggrant för alla koncept för att säkerställa ett opartiskt resultat. De testade koncepten var CC424HF med cirkulär (traditionell) vibration med låg amplitud och hög frekvens, riktad vibration (automatisk) samt oscillation. (OBS! Den oscillerande välten har en vals med traditionell vibration och en oscillerande vals).

Asfaltblandning SMA 16-70/100 AG 22 - 160/220

Max. nominell partikelstorlek (mm) 16 22

Inträngning (mm*10) 70-100 160-220

Erfordrad packning, lufttomt innehåll (%) 2-5.5 3-8

Erforderlig packning, packningsgrad (%) 97.3-100.9 96.9-102.1

Packningstemperatur, min/max °C 90-135 80-125

Lagertjocklek, önskad, mm 40 70

Lagertjocklek, mm 41-42 67-74

CC424HF krävde sex överfarter för att nå önskad packningsgrad. Den automatiserade riktade vibrationen och de oscillerande vältarna krävde båda åtta överfarter för att nå kravet på hålrumshalt.

Koncept CC424HF Riktad Oscillation

Antal erfordrade överfarter 6 8 6

Koncept CC424HF Riktad Oscillation

Antal erfordrade överfarter 6 8 8

Packning av tunna lager visade sig vara mer ef-fektiv med den cirkulära vibrationen (låg amplitud och hög frekvens) och de oscillerande vältarna. Den automatiserade välten med riktad vibration krävde ytterligare överfarter för att nå specifika-tionen. Men, ju lägre amplitud på maskinen under packningen, desto mindre risk för ballastkrossning vid tunna asfaltlager. Detta visar sig vara en fördel hos Dynapacs HF-maskiner. Den traditionella vibrationen ger en snabb ökning av packningen på

tjockare lager och kan spara två överfarter jämfört med de övriga packningskoncepten. Detta innebär betydande besparingar i vältinsats och maskiner för varje givet arbete. Det bevisar även flexibiliteten och effektiviteten hos HF-konceptet. Att ha en mycket låg amplitud för effektiv packning av tunna lager utan ballastkrossning, och en hög amplitud för packning av tjocka skikt till rätt packningsgrad är ett vinnande koncept.

Slutsats

PMI 3

294

0031

02

- Feb

ruar

y 20

11

Dynapac Compaction Equipment AB, Box 504, SE-371 23 Karlskrona, Sverige. Tel: +46 455 30 60 00, Fax: +46 455 30 60 30Informationen ovan är enbart avsedd som en allmän beskrivning. Den utgör ingen utfästelse och innebär inga som helst garantier.

Reservation för eventuella ändringar. Maskinerna på vissa bilder och illustrationer är utrustade med tillvalsutrustning.

Den hållbara vägen Dynapac. Det är ett grundläggande värde som återspeglas i vårt företags beteende, våra till-verkningsprocesser och den kvalitetskontroll som finns i varje del av Dynapacs utrustning. Vårt en-gagemang för varaktiga resultat löper under hela livscykeln av vår utrustning - från produktutveck-ling, inköp och tillverkningsprocesser, användning av utrustning till den service och support som erbjuds. Viktigast är det löfte till våra kunder och det samhälle där vi alla lever och arbetar för att kontinuerligt utveckla nya produkter och lösningar som bidrar till en stark infrastruktur och en mer hållbar miljö.

På Dynapac börjar en hållbar framtid idag.

Skapa varaktiga resultat Genom vår utrustning, expertis och support bidrar vi till att skapa varaktiga resultat som lönar sig för våra kunder och andra intressenter.

Fokus på kvalitet Vi strävar efter att göra saker rätt från början och prioritera rätt. Att sätta in resurser där de kan skapa de största fördelarna och avkastning på gjorda investeringar.

Ta ansvarVi ska vara ett ansvarsfullt företag när det gäller sociala, miljömässiga, etiska och ekonomiska aspekter. Som en del av Atlas Copco-gruppen delar vi koncernens mål att göra allt vi kan för att säkerställa tillförlitliga, varaktiga resultat genom ansvarsfull användning av resurser; mänskliga, miljö och kapital.

qq

q

compaction concepts

Documents