瀝青混合料拌和設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制的研究

瀝青路面的質(zhì)量與瀝青混合料的質(zhì)量是直接相關(guān)的，而瀝青混合料質(zhì)量與瀝青混合料拌和設(shè)備(以下簡(jiǎn)稱(chēng)瀝青拌和設(shè)備)的質(zhì)量控制是緊密相關(guān)的。長(zhǎng)期以來(lái)不同型號(hào)瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)同一級(jí)配瀝青混合料及同一型號(hào)瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)不同級(jí)配混合料的質(zhì)量穩(wěn)定性控制是困擾高速公路施工質(zhì)量的一 道世界性難題。

瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量控制從流程上可分為：瀝青拌和設(shè)備冷料控制，熱料控制，攪拌控制。本文以LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備為例，對(duì)瀝青混合料生產(chǎn)各個(gè)流程進(jìn)行分析探討。

1 冷料控制

1.1冷料控制的基本過(guò)程

LBA3000型及ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備冷料控制裝置均由冷料倉(cāng)、冷料倉(cāng)集料皮帶、冷料輸 送平皮帶、冷料輸送斜皮帶等組成。工作時(shí)由安裝在冷料倉(cāng)下方的冷料倉(cāng)集料皮帶按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速把冷料按照目標(biāo)配合比輸送到冷料輸送平皮帶，再經(jīng)過(guò)冷料輸送斜皮帶輸送到滾筒中進(jìn)行加熱。

1.2冷料控制相關(guān)參數(shù)的確定

為了原材料達(dá)到目標(biāo)配合比要求，冷料控制系統(tǒng)參數(shù)的確定非常重要。冷料倉(cāng)的參數(shù)確定主要是要做好各個(gè)冷料倉(cāng)的集料流量測(cè)定工作，繪制每個(gè) 冷料倉(cāng)集料電機(jī)分速度—集料流量曲線。其步驟如下。

1)各冷料倉(cāng)小皮帶的轉(zhuǎn)速測(cè)定。用秒表實(shí)測(cè)各個(gè)冷料倉(cāng)在相同分速度(集料電機(jī)轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速)V i(較大分速度的100% 、90%、80%、70%和60%)下轉(zhuǎn)一周長(zhǎng)度L所耗用的時(shí)間t，通過(guò)下面的公式 Li=L/t得出單位時(shí)間(h)各小皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)長(zhǎng)度L i(m/h)。

2)開(kāi)啟并固定各冷料倉(cāng)門(mén)，測(cè)量冷料倉(cāng)集料料流斷面面積A i。在實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，集料料流斷面面積Ai 的大小與冷料倉(cāng)的開(kāi)啟程度有關(guān)外，還與集料的粒徑及含水量有關(guān)。這是由于集料料徑的不同， 壓縮冷料倉(cāng)倉(cāng)門(mén)的開(kāi)啟程度不同。所以應(yīng)分別測(cè)定不同集料的料流斷面面積A i。含水量對(duì)料流的影響也較大。當(dāng)含水量增大，A i相應(yīng)的減少，這種關(guān)系在細(xì)集料中更明顯。

3)測(cè)量計(jì)算各種集料的松方容重Ri 。至此，可以通過(guò)如下公式Qi= Li×Ai×R i得到單位時(shí)間各集料的流量Qi 。 根據(jù)冷料倉(cāng)在不同的集料分速度下得到的不同的集料流量值繪制集料分速度—集料流量曲線

4)對(duì)應(yīng)生產(chǎn)中實(shí)際使用的目標(biāo)配合比，通過(guò)集料分速度—集料流量曲線，反算得到滿足目標(biāo)配 合比的冷料倉(cāng)集料分速度(0%--100%)。這樣得到的分速度比較嚴(yán)格的和目標(biāo)配合比吻合。

由于原材料存在變異，在變異較大時(shí)應(yīng)重新篩分原材料。根據(jù)篩分結(jié)果和級(jí)配線反算出各種集料 的比例，同時(shí)重新做各集料的料流流量實(shí)驗(yàn)，得到新的冷料參數(shù)。

2 熱料控制

在瀝青拌和設(shè)備的生產(chǎn)中，產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本主要決定于熱料控制。我們從以下幾 個(gè)方面進(jìn)行熱料系統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)量的控制。

2.1熱料溫度的控制

瀝青混合料的拌和要求在一個(gè)特定的溫度環(huán)境下進(jìn)行，相對(duì)于不同的混合料級(jí)配、不同的原材料 (如不同的瀝青)對(duì)拌和溫度范圍要求不同。要滿足施工工藝的要求，瀝青拌和設(shè)備必須具備穩(wěn)定而準(zhǔn) 確的溫度控制系統(tǒng)。

LBA3000型及ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備的溫度控制原理是一致的。經(jīng)過(guò)加熱的骨料進(jìn)入熱料提升機(jī)之前，瀝青拌和設(shè)備通過(guò)溫度傳感器收集信息，通過(guò)A/D轉(zhuǎn) 換，數(shù)據(jù)送到溫度調(diào)節(jié)控制器(PLC)，PLC經(jīng)過(guò)比較模塊等進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)出指令給調(diào)節(jié)模塊和執(zhí)行 電機(jī)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。不同品牌的瀝青拌和設(shè)備使用的溫度傳感器有所不同，如LBA3000型瀝青拌和設(shè)備采用紅外線溫度傳感器而ASTEC TS-50 型瀝青拌和設(shè)備采用熱電偶溫度傳感器。紅外線傳感器對(duì)溫度變化反應(yīng)較熱電偶傳感器快，所以在 實(shí)際的生產(chǎn)中，我們對(duì)于不同的傳感器要選擇不同的傳感器反應(yīng)快慢的系數(shù)（傳感器參數(shù)設(shè)定）。 對(duì)于LBA3000型瀝青拌和設(shè)備，我們選擇較快的反應(yīng)系數(shù)來(lái)適應(yīng)紅外線傳感器的較快的反應(yīng)速度； 對(duì)于ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備，我們選擇較慢的反應(yīng)系數(shù)來(lái)適應(yīng)熱電偶傳感器。合適的反應(yīng)系數(shù)的確定，有利于兩種不同型號(hào)瀝青拌和設(shè)備出料時(shí)保持溫度的穩(wěn)定性。

2.2振動(dòng)篩的選擇

振動(dòng)篩是瀝青混合料拌制過(guò)程中一個(gè)重要的裝置，瀝青混合料能否達(dá)到設(shè)計(jì)級(jí)配曲線的要求，很大程度上決定于振動(dòng)篩的篩分水平?？刂坪煤Y分過(guò)程，一般要做好以下幾點(diǎn)。

1)振動(dòng)篩網(wǎng)的選擇。LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備原機(jī)配圓孔篩，使用效果不理想。經(jīng)改進(jìn)采用高強(qiáng)度、綜合性能良好的合金鋼材方孔篩網(wǎng)。

2)振動(dòng)篩振幅的調(diào)整。研究LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備的振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，一 般的振動(dòng)篩的傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、傳動(dòng)皮帶、偏心塊組成。偏心塊結(jié)構(gòu)，振動(dòng)篩振幅的調(diào)整 一般是通過(guò)增加偏心塊的重量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通常新的設(shè)備由于電機(jī)性能，傳動(dòng)系統(tǒng)的性能良好，振幅 都能達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，設(shè)備陳舊時(shí)則要通過(guò)振幅檢測(cè)裝置來(lái)測(cè)量振幅值，通過(guò)添加不同質(zhì)量的偏心塊來(lái)滿足振幅要求。

2.3熱料生產(chǎn)級(jí)配的控制

1)單鍋拌和能力的確定。為了能使攪拌鍋的拌和能力充分的得到利用，施工現(xiàn)場(chǎng)的熱料倉(cāng)配合比 一般是按照瀝青拌和設(shè)備的穩(wěn)定生產(chǎn)的較大產(chǎn)量來(lái)提供的。高速公路施工企業(yè)使用的瀝青拌和設(shè)備均 能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制且以間歇式為主，瀝青拌和設(shè)備一般具備4—5個(gè)熱料儲(chǔ)料倉(cāng)，分別對(duì)應(yīng)各擋熱料。拌 和配料時(shí)，控制系統(tǒng)在各料倉(cāng)取料量滿足下表的關(guān)系。B1—B5、L 、T分別代表熱料配合比中各種熱料的重量，他們的%則代表各自占的比例。

N=B1+B2+B3+B4+B5+T+L

1= B1%+B2%+B3%+B4%+B5%+T%+L%

上述公式中，N代表瀝青拌和設(shè)備單鍋拌和能力。從我公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，為達(dá)到拌和設(shè)備的更大利用率中，LBA3000型瀝青拌和設(shè)備一般N取3000Kg，ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備一般N取4500Kg—5000Kg。

2)熱料稱(chēng)量的控制。熱料系統(tǒng)的控制主要是要做好各材料組分的稱(chēng)量精度控制。瀝青拌和設(shè)備的 熱料稱(chēng)量控制系統(tǒng)一般有三部分組成：石料稱(chēng)量系統(tǒng)、填料（粉料）稱(chēng)量系統(tǒng)、瀝青稱(chēng)量系統(tǒng)。

①石料稱(chēng)量系統(tǒng)。石料經(jīng)滾筒烘干機(jī)烘干、振動(dòng)篩篩分后暫時(shí)儲(chǔ)存在4-5個(gè)熱料倉(cāng)內(nèi)，然后分別進(jìn)入稱(chēng) 量斗進(jìn)行稱(chēng)量，稱(chēng)量的精度通常取決于下列因素：

控制系統(tǒng)的傳感器精度。我公司使用的LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備傳感器都 可達(dá)到≤5kg，即控制熱料理論稱(chēng)量誤差在0.2%，可滿足施工工藝的要求。熱料斗斗門(mén)的開(kāi)度和反應(yīng)快慢程度。熱料倉(cāng)的熱料在向稱(chēng)量斗卸料過(guò)程，在控制系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉斗 門(mén)信號(hào)時(shí)，仍然有石料卸向稱(chēng)量斗(俗稱(chēng)飛料)。 如圖4所示。解決飛料對(duì)稱(chēng)量的影響至關(guān)重要。LBA3000型瀝青拌和設(shè)備采取了設(shè)定飛料經(jīng)驗(yàn)值 和二次稱(chēng)量的方法，稱(chēng)量系統(tǒng)給定每種石料的飛料經(jīng)驗(yàn)值H，每種料稱(chēng)量到(B-H)的重量時(shí)就發(fā)出關(guān) 門(mén)信號(hào)，稱(chēng)量實(shí)際值正好達(dá)到級(jí)配重量B。ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備采用百分比控制稱(chēng)量，石料稱(chēng)量 達(dá)到設(shè)定值的85%-95%時(shí)（實(shí)際生產(chǎn)中系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)）發(fā)出關(guān)門(mén)信號(hào)，使實(shí)際稱(chēng)量值和設(shè)定值一定。

②填料稱(chēng)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由填料（粉料）罐，稱(chēng)量斗，輸送裝置組成。粉料由填料（粉料）罐到 稱(chēng)量斗中進(jìn)行稱(chēng)量，再經(jīng)輸送裝置輸送到攪拌鍋。該系統(tǒng)的稱(chēng)量傳感器滿足≤2kg精度范圍。保證填 料的干燥，不結(jié)塊對(duì)填料（粉料）的稱(chēng)量精度有很大的幫助。

③瀝青稱(chēng)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括瀝青儲(chǔ)藏保溫罐、瀝青泵、瀝青稱(chēng)量斗。瀝青泵把在瀝青罐內(nèi)按 照規(guī)范要求的熱瀝青經(jīng)管道輸送到瀝青稱(chēng)量斗內(nèi)，稱(chēng)量斗的控制精度達(dá)到≤2kg。為使瀝青稱(chēng)量精確，一般采用二次稱(chēng)量方式，瀝青斗門(mén)打開(kāi)開(kāi)度到更大，完成60%-70%的瀝青稱(chēng)量，再以30%斗門(mén)較大開(kāi)度完成剩余的稱(chēng)量，減少瀝青的飛料。

通常，瀝青稱(chēng)量時(shí)斗門(mén)開(kāi)度越小，得到的瀝青稱(chēng)量值越精確，但是生產(chǎn)效率也越低。實(shí)際生產(chǎn)過(guò) 程中，必須得到一個(gè)平衡兩者關(guān)系的適當(dāng)?shù)亩烽T(mén)開(kāi)度，即在不影響熱料配料系統(tǒng)配料速度的情況下， 使用較小的斗門(mén)開(kāi)度。

④除塵系統(tǒng)的控制。除塵系統(tǒng)也是影響混合料質(zhì)量和成本的重要因素。由于中性或酸性回收粉不 但使瀝青用量增加，而且生產(chǎn)出來(lái)的混合料色澤暗淡，降低了瀝青的膠漿作用，導(dǎo)致穩(wěn)定度偏低。 ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備的除塵系統(tǒng)是一級(jí)旋風(fēng)式除塵，二級(jí)布袋式除塵。當(dāng)原材料的泥粉較多時(shí)， 混合料的質(zhì)量還是受到較大影響。所以不潔凈的原材料不但使燃油成本加大，而且由于回收粉不可能 完全吸附干凈，影響了混合料的質(zhì)量。同時(shí)，由于粉塵太多，吸塵的風(fēng)門(mén)開(kāi)得太大，把部分 0.3mm 的細(xì)集料吸附走，影響了混合料的級(jí)配組成。

3 攪拌控制

瀝青按照級(jí)配要求配好后，并按照一定的順序進(jìn)入攪拌鍋攪拌成成品料。成品料的均勻與否主要 受以下3個(gè)因素的影響。

1)各材料進(jìn)入攪拌鍋的順序。由于按照施工規(guī)范的要求，石料進(jìn)入攪拌鍋后要進(jìn)行干拌，使石 料得到充分的攪拌。所以下料的順序?yàn)槭?、填料（粉料）、瀝青。

2)攪拌時(shí)間的選擇。攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短直接關(guān)系到瀝青混合料攪拌均勻與否。一般來(lái)講，石料干 拌時(shí)間越長(zhǎng)、總攪拌時(shí)間越長(zhǎng)，攪拌出來(lái)的料的均 勻性越好。但是帶給攪拌鍋的損傷也越大，溫度的散失也越嚴(yán)重 ；過(guò)長(zhǎng)的攪拌時(shí)間還會(huì)讓混合料出現(xiàn)過(guò)拌離析現(xiàn)象。所以在施工過(guò)程中，一般選擇5-10s 作為石料的干拌時(shí)間，總攪拌時(shí)間控制在48-60s之間為佳。

3)攪拌鍋內(nèi)機(jī)械元件的磨損情況。攪拌鍋單組攪拌件的結(jié)構(gòu)如圖5所示，攪拌臂和攪拌刀片磨 損后攪拌直徑d減小，對(duì)攪拌鍋的性能造成一定的影響，影響混合料的熱料稱(chēng)量控制系統(tǒng)質(zhì)量。

瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要從原材料生產(chǎn)、原材料備料、冷料、熱料配比、 攪拌系統(tǒng)等環(huán)節(jié)綜合考慮。