瀝青混合料控制管理研究論文
摘要：針對(duì)排水性瀝青路面所用瀝青混合料的特點(diǎn)，分析瀝青混合料生產(chǎn)過程中引起溫度控制偏差產(chǎn)生的原因，建立了溫度控制要求及設(shè)定原則，基于此原則給出了瀝青溫度控制規(guī)范、骨料溫度控制規(guī)范和排水性瀝青混合料溫度控制規(guī)范，并進(jìn)行了排水性瀝青混合料的生產(chǎn)與設(shè)備性能相適應(yīng)的相關(guān)調(diào)整及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確控制溫度的目的。
關(guān)鍵詞：拌和設(shè)備排水性瀝青混合料溫度控制
排水性瀝青路面是20世紀(jì)80年代以來在發(fā)達(dá)國家發(fā)展起來的一種新型路面，它是將空隙率大（一般在17～22％）的排水性瀝青混合料用于路面上面層（其下鋪不透水層）。由于此種面層機(jī)構(gòu)有著多孔性的特點(diǎn)，可使路表積水不經(jīng)排水設(shè)施而直接從路面結(jié)構(gòu)中下滲而迅速排出，這樣就減少了濺水、噴霧等危害的發(fā)生，而且由于排水性瀝青路面的骨架空隙結(jié)構(gòu)，增加了路表的摩擦系數(shù)及路面抗車轍能力，進(jìn)一步增加了行車安全。
由于排水性瀝青路面突出的是排水機(jī)能，因此其排水性瀝青混合料的最主要的一個(gè)質(zhì)量檢查評(píng)價(jià)指標(biāo)是空隙率。在既定的生產(chǎn)配合比下，溫度對(duì)空隙率的影響最大：瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)的排水性混合料的溫度過高，則易產(chǎn)生物料內(nèi)瀝青的流淌，形成結(jié)塊阻塞空隙通路；溫度低則現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)極為困難�？梢哉f，在排水性瀝青路面鋪裝施工中瀝青拌和樓的混合料生產(chǎn)是關(guān)鍵，瀝青混合料的溫度控制則是整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)的核心和難點(diǎn)。因此，排水性混合料的生產(chǎn)必須在嚴(yán)格的溫度控制要求下進(jìn)行。
1、瀝青拌和設(shè)備性能分析及溫度控制原則
1.1設(shè)備及路面材料的性能分析
生產(chǎn)排水性瀝青路面混合料比生產(chǎn)密級(jí)配瀝青混合料時(shí)生產(chǎn)能力降低約60%，降低的主要原因主要有：
(1)排水性瀝青混合料單粒度粗骨料多，瀝青拌和設(shè)備等待時(shí)間、熱料倉的儲(chǔ)藏量相應(yīng)增加；
(2)為防止流淌，排水性瀝青混合料生產(chǎn)所設(shè)定溫度比通常利用粘—溫曲線得出的混合溫度低，為實(shí)現(xiàn)骨料的均勻裹覆，拌和時(shí)間延長(zhǎng)；
(3)使用纖維質(zhì)材作為添加劑，因材料計(jì)量、投入等使生產(chǎn)時(shí)間增加。
鑒于在生產(chǎn)瀝青排水性路面時(shí)，瀝青拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力較之生產(chǎn)其他瀝青混合料的`能力要低的特征，為了能生產(chǎn)出合乎質(zhì)量要求瀝青混合料，須對(duì)設(shè)備進(jìn)行必要調(diào)整，通過調(diào)整瀝青拌和設(shè)備的設(shè)定參數(shù)，使之更切合排水性瀝青混合料的生產(chǎn)，并力求降低消耗，改善設(shè)備運(yùn)行效益，提高生產(chǎn)效率。
1.2生產(chǎn)排水性瀝青混合料時(shí)溫度設(shè)定原則
使用顆粒狀纖維添加劑，在設(shè)備的攪拌裝置內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)改性。在形成高粘度改性瀝青混合料情況下，瀝青拌和設(shè)備溫度控制系統(tǒng)的溫度設(shè)定原則：
�。�1）骨料加熱烘干溫度在骨料提升機(jī)前處時(shí)為185±5℃，這樣才能保證混合料溫度標(biāo)準(zhǔn)不超過180±5℃范圍；
�。�2）保證作業(yè)施工并考慮到瀝青劣比性（瀝青混合料到施工現(xiàn)場(chǎng)溫度>160℃）；
（3）根據(jù)外界環(huán)境情況，在許可范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)節(jié)混合料溫度（環(huán)境溫度<10℃時(shí)，溫度標(biāo)準(zhǔn)定為185±5℃）。
瀝青拌和設(shè)備進(jìn)行排水性瀝青混合料生產(chǎn)是建立在適宜的溫度控制與質(zhì)量管理基礎(chǔ)之上的。瀝青拌和設(shè)備的控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)為PLG通用自動(dòng)控制裝置，溫度控制通過感應(yīng)器與設(shè)定值做比較并進(jìn)行反饋，可全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)溫控。
2、瀝青溫度控制
瀝青溫度控制主要包括基質(zhì)瀝青溫度控制、現(xiàn)場(chǎng)改性的高粘度改性瀝青溫度控制兩個(gè)方面。
基質(zhì)瀝青的儲(chǔ)存溫度主要是又基質(zhì)瀝青的理化性能指標(biāo)決定的。瀝青儲(chǔ)罐的溫度是燃燒爐加熱導(dǎo)熱油間接獲得，儲(chǔ)存溫度一般依基質(zhì)瀝青的物性不同而有所差異，適宜的儲(chǔ)存溫度可以確保長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存不會(huì)影響瀝青的性能，通�；�(jí)瀝青儲(chǔ)存溫度設(shè)為110-130℃范圍。拌和設(shè)備正常施工時(shí)，瀝青溫度應(yīng)達(dá)到使用溫度才允許生產(chǎn)，使用溫度是依照基質(zhì)瀝青的粘度曲線設(shè)定，由燃燒爐加熱溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)獲得。基質(zhì)瀝青使用溫度一般為150～170℃范圍。
由于高粘度改性瀝青是由基質(zhì)瀝青在使用溫度時(shí)進(jìn)入攪拌鍋，同時(shí)與高熱骨料、纖維添加劑混合，利用熱骨料的高溫現(xiàn)場(chǎng)形成，因此高粘度改性瀝青溫度的控制主要也是由基質(zhì)瀝青使用溫度與熱骨料溫度決定。其溫度范圍為160～175℃。
生產(chǎn)排水性瀝青混合料與生產(chǎn)普通瀝青混合料相比，瀝青溫度控制差別不大。瀝青拌和設(shè)備的導(dǎo)熱油加熱及油溫控制系統(tǒng)可方便實(shí)現(xiàn)瀝青溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3、骨料溫度控制
3.1骨料“料簾理論”
(1）與生產(chǎn)普通的密集性混合料相比，排水性混合料骨料是不連續(xù)的，形成的骨料簾也是不密實(shí)的。瀝青拌和設(shè)備在干燥器出口設(shè)有紅外溫感、自動(dòng)控制裝置，這樣當(dāng)遇到斷級(jí)配骨料簾時(shí)，溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)顯示的溫度與實(shí)際骨料溫度就會(huì)出現(xiàn)偏差，溫度感應(yīng)控制系統(tǒng)無法測(cè)到真實(shí)的骨料溫度。
為此，通常情況下瀝青拌和設(shè)備在生產(chǎn)排水性瀝青混合料時(shí)，加入過量細(xì)集料，除了消耗掉相對(duì)過剩的烘干能力因素外，主要是通過細(xì)骨料加入構(gòu)建密實(shí)的料簾，使瀝青拌和設(shè)備的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)能真實(shí)反映加熱后的骨料溫度。
傳統(tǒng)細(xì)填料充當(dāng)降溫劑，增加物料進(jìn)給量，吸收過剩多余熱能，多余物料從溢料管溢出，造成燃料、物料浪費(fèi)；物料即使可重復(fù)使用，受熱后也會(huì)造成物料性能變化。
(2）在生產(chǎn)過程中研究中可知，當(dāng)骨料粒徑變大混合料變粗時(shí)，紅外感溫系統(tǒng)顯示溫度比實(shí)際測(cè)得料溫有變大的趨勢(shì)；在不加細(xì)料情況下與普通混合料相比，紅外感應(yīng)溫度與真實(shí)料溫相差約10～20℃。
因而可以據(jù)此掌握骨料粒徑大小與設(shè)備紅外感溫系統(tǒng)顯示之間的變化關(guān)系，探索出設(shè)備溫控系統(tǒng)在不加細(xì)料情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)真實(shí)的對(duì)熱骨料的測(cè)控。當(dāng)冷骨料各種粒度相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，排水性瀝青混合料的熱骨料形成的是穩(wěn)定的不連續(xù)料簾，這樣就可以利用紅外感應(yīng)溫度與真實(shí)料溫之間相對(duì)溫差進(jìn)行效正，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)真實(shí)測(cè)控。測(cè)控溫度誤差不大于±5℃，完全符合排水性瀝青混合料溫差控制需要。
(3）為實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)溫控，在排水性瀝青混合料生產(chǎn)中還需對(duì)原材料的干濕程度有一定的認(rèn)識(shí)。增加物料含水量，以含水量的增加來降低燃燒器烘干能力，但存在含水量不均時(shí)溫度控制更難以穩(wěn)定的問題。
燃燒器根據(jù)實(shí)際含水量進(jìn)行有效調(diào)整與之相配的烘干能力，含水量均勻性對(duì)骨料的烘干能力影響很大，含水量每降低1%。生產(chǎn)能力約下降10%。因此含水量不均，則易產(chǎn)生骨料加熱溫度過高或者過低，難以控制。再者各種骨料的顆粒徑均勻性的影響，骨粒徑均勻性若不穩(wěn)定，則特別易形成不穩(wěn)定、不連續(xù)、斷繼配料簾，使紅外測(cè)溫更難反映真實(shí)溫度。
料簾理論的提出運(yùn)用，克服了多加細(xì)骨料產(chǎn)生的一系列缺陷，使瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)排水性瀝青混合料成為現(xiàn)實(shí)。實(shí)現(xiàn)了在骨料粒度相對(duì)穩(wěn)定、含水量變化不大情況下排水性瀝青混合料時(shí)的準(zhǔn)確溫控，是拌和設(shè)備溫度控制的重大突破。
3.2燃燒器系統(tǒng)技術(shù)改造
為有效地解決烘干能力與生產(chǎn)排水瀝青混合料匹配的問題，在更大程度降低原有系統(tǒng)的烘干能力，對(duì)燃燒器系統(tǒng)進(jìn)行了改造調(diào)整。
(1）把噴油嘴變�。ㄓ搔�4減小至φ3.5），減小單位時(shí)間的進(jìn)油量，從整體上降低其烘干能力；
(2）調(diào)整燃油壓力及進(jìn)風(fēng)量，匹配適合的風(fēng)、油比，改善燃燒性能；
(3）優(yōu)化燃燒器系統(tǒng)參數(shù)，使進(jìn)入噴油口的燃油系統(tǒng)壓力為25～30MPa，耗油量降為4.5～5.0kg/t，改善了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性能。
總體上解決了因?yàn)r青拌和設(shè)備生產(chǎn)排水性瀝青混合料時(shí)生產(chǎn)能力下降產(chǎn)生的與設(shè)備烘干能力相匹配的問題。
3.3生產(chǎn)循環(huán)周期的優(yōu)化
在設(shè)備PLC微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，有許多影響設(shè)備運(yùn)行的內(nèi)部參數(shù)，決定著設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及稱量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，影響著生產(chǎn)循環(huán)周期。
�。�1）優(yōu)化瀝青拌和設(shè)備內(nèi)部參數(shù)。其中對(duì)循環(huán)周期有影響的是：骨料稱量穩(wěn)定時(shí)間、粉稱量穩(wěn)定時(shí)間、瀝青稱量穩(wěn)定時(shí)間和拌鍋卸料開啟時(shí)間等；
�。�2）瀝青噴油方式。噴灑式比流淌式更易均勻包裹骨料，拌和時(shí)間可以相對(duì)縮短；
�。�3）改進(jìn)添加劑輸送方式。采用在攪拌裝置上側(cè)喂料的顆粒纖維直接加入法，由人工直接將纖維素用一個(gè)定量容器，在粗集料放料的同時(shí)投入攪拌裝置內(nèi)，使纖維素與礦料干拌15～18s后，再噴灑瀝青進(jìn)行拌和。濕拌時(shí)間為40s，總拌和時(shí)間由原有的64s降低為58s，即可做到穩(wěn)定劑充分打開并拌和均勻。比傳統(tǒng)鼓風(fēng)輸送方式更便捷可靠，節(jié)省時(shí)間。
進(jìn)行合理優(yōu)化后，相對(duì)縮短每批次生產(chǎn)循環(huán)周期增大進(jìn)料量，改善烘干能力相對(duì)過剩矛盾，設(shè)備運(yùn)行也更可靠平穩(wěn)。
4、混合料溫度控制
為及時(shí)準(zhǔn)確地知道瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)的成品混合料溫度，在設(shè)備的攪拌裝置成品料出口處設(shè)置額外的料溫檢測(cè)裝置及顯示儀器，使反饋的料溫更加及時(shí)準(zhǔn)確便捷。
排水性瀝青成品混合料在成品儲(chǔ)倉內(nèi)存放的時(shí)間不宜過長(zhǎng)，因?yàn)榉胖镁靡桩a(chǎn)生高溫混合料內(nèi)瀝青流淌，加上因其骨料粗溫度易散失，就會(huì)影響物料性能，也容易發(fā)生與倉壁的粘連。所以原則上要求排水性瀝青成品混合料在倉內(nèi)存放時(shí)間不超過兩個(gè)小時(shí)。
在寒冷季節(jié)，5℃以下或5℃以上但風(fēng)力較大不得以瀝青拌和設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，采取比正常情況下相應(yīng)高出一定值。為避免瀝青的高溫流淌及劣化現(xiàn)象發(fā)生，設(shè)定的溫度不高于必要的混合料溫195℃。
施工方法直接決定工程質(zhì)量，排水性瀝青混合料施工中對(duì)溫度控制特別重要。一般瀝青拌和設(shè)備進(jìn)行排水性瀝青混合料的生產(chǎn)時(shí)，為尋求生產(chǎn)排水性瀝青混合料的技術(shù)改進(jìn)與提高，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)施工過程、溫度控制變化情況、技術(shù)改進(jìn)的相關(guān)參數(shù)及影響溫度控制的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄整理。排水性瀝青混合料施工的記錄不僅是對(duì)生產(chǎn)技術(shù)溫度控制的不斷完善有利，而且也為以后排水性的瀝青混合料施工溫度管理規(guī)范化提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。
5、結(jié)論
通過本文分析，可以得知生產(chǎn)排水性瀝青混合料的溫度控制原則，并以次原則為依據(jù)優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)得出排水性瀝青混合料在生產(chǎn)、儲(chǔ)存過程中哪一個(gè)或哪幾個(gè)因素是影響其溫度控制的因素，從而針對(duì)這些因素在瀝青拌和設(shè)備上采取相應(yīng)的溫控措施；通過對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)能力降低（為正常生產(chǎn)的40％～70％）；瀝青的控制溫度（生產(chǎn)一般瀝青混合料時(shí)差別不大）；骨料的控制溫度（不采用加入過量細(xì)骨料的方法，而采用經(jīng)驗(yàn)公式以求真實(shí)的測(cè)溫）；改造燃燒烘干系統(tǒng)與生產(chǎn)能力降低相匹配，降低設(shè)備的烘干能力；瀝青混合料的溫度控制等一系列技術(shù)措施，為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確溫度控制提出了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。當(dāng)然在瀝青混合料的生產(chǎn)中還有一些有待完善的地方，如溫控偏差受骨料粒徑影響規(guī)律尚需在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)一步總結(jié)，對(duì)烘干系統(tǒng)改造后易發(fā)生火焰燒烤烘干筒內(nèi)壁現(xiàn)象，骨料在攪拌裝置拌和時(shí)間長(zhǎng)引起的磨損加速問題。所以瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)排水性瀝青混合料還需要與設(shè)備結(jié)構(gòu)性能進(jìn)一步優(yōu)化相協(xié)調(diào)。
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