史建方

(河北省青銀高速公路管理處)

1 背 景

熱瀝青混合料(HMA)的生產(chǎn)與質(zhì)量管理是保證整個(gè)瀝青路面施工質(zhì)量的第一個(gè)重要環(huán)節(jié),2005年頒布實(shí)施的“公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范”在施工質(zhì)量管理與檢查驗(yàn)收部分做出的最大修改是提出了對(duì)熱瀝青混合料的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施過(guò)程控制、總量檢驗(yàn)和質(zhì)量動(dòng)態(tài)管理的要求。但是在規(guī)范中并沒(méi)有具體說(shuō)明如何進(jìn)行過(guò)程控制、總量檢驗(yàn)和動(dòng)態(tài)管理的方法。本文就如何對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行過(guò)程控制,減小熱拌瀝青混合料 HMA的生產(chǎn)不均勻性、保證配合比的準(zhǔn)確性問(wèn)題進(jìn)行探討。

2 攪拌設(shè)備的基本生產(chǎn)過(guò)程和控制要點(diǎn)

攪拌設(shè)備的性能對(duì)熱瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量起著決定性的影響。由于我國(guó)原材料的生產(chǎn)控制與國(guó)外有一定的差距等原因,因此我國(guó)公路建設(shè)大都使用間歇式的攪拌設(shè)備。熱瀝青混合料攪拌設(shè)備是由多臺(tái)設(shè)備共同組成的聯(lián)合機(jī)組,整個(gè)機(jī)組的性能一方面取決于每臺(tái)組成設(shè)備的性能,另一方面也取決于它們之間協(xié)同工作的結(jié)果。

對(duì)于混合料的組成及其均勻性質(zhì)量的影響則主要取決于以下四個(gè)方面的因素: (1)各冷料倉(cāng)的給料系統(tǒng)能否保持一穩(wěn)定不變的流量; (2)熱料篩分系統(tǒng)能否將熱集料按規(guī)定的粒徑段正確地分離出來(lái);

(3)集料、礦粉、瀝青的計(jì)量控制系統(tǒng)能否按要求的配比將規(guī)定重量的原材料送入攪拌缸;

(4)攪拌器能否將每批原材料充分拌和形成均勻的混合料。

因此,對(duì)影響成品料配合比準(zhǔn)確性和均勻性原因的分析也主要涉及攪拌設(shè)備的材料供給系統(tǒng)、熱料篩分系統(tǒng)、計(jì)量控制系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)等四個(gè)系統(tǒng)。

3 各系統(tǒng)控制要點(diǎn)分析

3.1 材料供給系統(tǒng)

(1)冷集料流量的穩(wěn)定性主要取決于:給料皮帶調(diào)速電機(jī)和速度控制系統(tǒng)的性能;冷料倉(cāng)下料流暢、防止起拱的性能。

(2)集料、礦粉、瀝青供料系統(tǒng)的操作控制要點(diǎn)。

①裝載機(jī)手應(yīng)面對(duì)料堆沒(méi)有粗料滾落的一面進(jìn)行裝料,在裝料時(shí)應(yīng)將插入料堆的鏟斗用動(dòng)臂使鏟斗向上堆聚,然后退出,不要用轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗的方法來(lái)挖掘,這樣可減少材料的離析。

②對(duì)于已經(jīng)發(fā)生明顯粗料離析的部位,應(yīng)重新混合后再行裝料。

③裝載機(jī)手應(yīng)經(jīng)常保持各冷料倉(cāng)滿倉(cāng),在裝載時(shí)要避免發(fā)生混倉(cāng),應(yīng)檢查冷料的流動(dòng)情況,避免發(fā)生斷續(xù)供料、涌料的情況。

④給料皮帶的速度在標(biāo)定生產(chǎn)率時(shí)應(yīng)維持在中等轉(zhuǎn)速下工作,調(diào)速的范圍不可超出最大轉(zhuǎn)速的 20%～80%。

⑤礦粉應(yīng)防止吸潮結(jié)塊,為此破拱用的壓縮空氣要經(jīng)過(guò)水分離才可使用,礦粉不宜貯存過(guò)夜,所有礦粉輸送裝置中的粉料在工作結(jié)束后均應(yīng)排空。

3.2 熱料篩分系統(tǒng)

(1)熱料篩分過(guò)程中導(dǎo)致集料級(jí)配變化的主要原因。

①由于篩分效率過(guò)低、篩網(wǎng)堵塞、篩網(wǎng)破損等原因而導(dǎo)致在某一規(guī)格段的熱料倉(cāng)中混有其他非該粒徑段的熱集料(混倉(cāng))。

②由于篩分過(guò)程中,總是粒徑小于篩孔尺寸較多的集料先通過(guò)篩孔,從而導(dǎo)致熱料倉(cāng)中的材料離析。

(2)干燥加熱系統(tǒng)的操作控制要點(diǎn)。

①工作開(kāi)始時(shí)應(yīng)在冷料供給系統(tǒng)停機(jī)時(shí)先用手動(dòng)控制方式啟動(dòng)干燥滾筒,點(diǎn)燃燃燒器用小火預(yù)熱筒體 5～10min后再上料,上料時(shí)應(yīng)逐步增加進(jìn)料量,根據(jù)出料口的熱料溫度逐步加大供油量,直至達(dá)到規(guī)定的生產(chǎn)量和穩(wěn)定的溫度工況后再轉(zhuǎn)入自動(dòng)控制方式。

②工作中當(dāng)冷料系統(tǒng)突然停止供料或發(fā)生其他事故時(shí)應(yīng)先關(guān)閉燃燒器讓滾筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn),引風(fēng)機(jī)繼續(xù)抽風(fēng),待筒體完全冷卻后再關(guān)機(jī)。在工作結(jié)束時(shí)應(yīng)以同樣的方式逐步關(guān)機(jī)。

④當(dāng)冷料的含水量較高時(shí)會(huì)發(fā)生自動(dòng)控制系統(tǒng)失控,溫度上下振蕩,此時(shí)應(yīng)改用手動(dòng)控制,并檢查熱料的殘余含水率,如過(guò)高則應(yīng)降低生產(chǎn)量。

⑤應(yīng)定時(shí)檢查熱集料的殘余含水率特別是在雨天之后,殘余含水率應(yīng)控制在0.1%以下。

⑥廢氣溫度不宜過(guò)高或過(guò)低,一般應(yīng)控制在 135～180℃左右,如廢氣溫度居高不下,而集料溫度又一并隨之升高,多半是由于冷料含水率太大造成的,應(yīng)及時(shí)降低生產(chǎn)量。

⑥布袋除塵器的內(nèi)外壓差應(yīng)保持在 50～150mm水柱內(nèi),壓差過(guò)大表示布袋已嚴(yán)重堵塞,需及時(shí)處理或更換新袋。

(3)熱料篩分貯存系統(tǒng)的操作控制。

①應(yīng)經(jīng)常檢查熱料篩分裝置是否過(guò)載,篩網(wǎng)是否堵塞或有破洞,如發(fā)現(xiàn)篩面上物料堆積過(guò)高應(yīng)停機(jī)予以調(diào)整。

②應(yīng)定期抽樣檢查 2#熱料倉(cāng)的混倉(cāng)率,混倉(cāng)率不應(yīng)超過(guò)10%。

③當(dāng)熱料倉(cāng)供料失衡而需改變冷料倉(cāng)的流量時(shí)就逐漸調(diào)節(jié),不應(yīng)突然加大某一料倉(cāng)的供料,否則將嚴(yán)重影響集料的級(jí)配。

我們這些學(xué)生的學(xué)習(xí)水準(zhǔn)都很差勁兒，一問(wèn)三不知是我們的家常便飯。如果市政府不組建這所學(xué)校，讓這些少年散放到社會(huì)上——毫無(wú)疑問(wèn)，我們當(dāng)中得有很多人會(huì)成為少年犯。市政府正是基于這樣的擔(dān)心才成立了這所非驢非馬的學(xué)校，把這些天性難馴的頑劣學(xué)生圈在這兒讀書(shū)，讓他們學(xué)習(xí)將來(lái)到社會(huì)上生存的手藝，成為自食其力的、無(wú)害的人?？傊?，這家學(xué)校不是培養(yǎng)國(guó)家的棟梁和大用之材的地方。

3.3 計(jì)量控制系統(tǒng)

導(dǎo)致計(jì)量控制系統(tǒng)產(chǎn)生誤差的原因主要有秤的計(jì)量誤差和計(jì)量控制系統(tǒng)的控制誤差以下兩方面,現(xiàn)代熱瀝青混合料攪拌設(shè)備的稱(chēng)量裝置大都采用的是二級(jí)精度的電子秤,在正確標(biāo)定的條件下,秤的計(jì)量誤差是很小的?？刂普`差則是在動(dòng)態(tài)計(jì)量控制過(guò)程中產(chǎn)生的,它的數(shù)值要比秤的計(jì)量誤差大得多(一般要大一個(gè)數(shù)量級(jí))是造成成品料組成比例不正確和不均勻的主要原因之一。

在間歇式攪拌設(shè)備中是集料的計(jì)量依靠集料秤的稱(chēng)量信號(hào)通過(guò)關(guān)閉熱料倉(cāng)斗門(mén)的方式來(lái)控制進(jìn)入計(jì)量斗的集料數(shù)量。

在集料的動(dòng)態(tài)計(jì)量控制過(guò)程中導(dǎo)致稱(chēng)量誤差的主要原因。

(1)秤的讀數(shù)受到集料下落沖擊的影響,其中不僅有集料的靜重,而且還有一部分是集料下落動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的。

(2)當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉進(jìn)入計(jì)量斗的斗門(mén)時(shí)還有一部分懸在空中的飛料沒(méi)有進(jìn)入計(jì)量斗,而這一部分集料的質(zhì)量只能靠估計(jì)來(lái)給出一補(bǔ)償值,并依靠不斷修正這一補(bǔ)償來(lái)使控制值與設(shè)定值的誤差保持在一可接受的范圍內(nèi),這種補(bǔ)償飛料的方法被稱(chēng)為落差補(bǔ)償。

不僅是集料的稱(chēng)量而且礦粉和瀝青的稱(chēng)量都存在有落差補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題,礦粉的計(jì)量的控制誤差主要來(lái)源于螺旋輸送器的慣性,瀝青計(jì)量的控制誤差主要來(lái)源瀝青輸送管道中的殘余瀝青。

目前規(guī)范對(duì)于計(jì)量控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差還沒(méi)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),但對(duì)于一臺(tái)現(xiàn)代化的熱瀝青混合料攪拌設(shè)備來(lái)說(shuō)其計(jì)量控制系統(tǒng)的誤差應(yīng)符合國(guó)際上公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。表 1為美國(guó)ASTMD955《StandardSpecificationforMixingPlantsfor Hot-Mixed,Hot-LaidBituminousPavingMixtures》中對(duì)間歇式熱瀝青混合料攪拌設(shè)備計(jì)量—控制系統(tǒng)規(guī)定的公差標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 攪拌系統(tǒng)

對(duì)于一個(gè)給定的攪拌器來(lái)說(shuō)影響拌和均勻性的主要有兩方面的因素,一是每批加入攪拌缸的混合料數(shù)量,二是攪拌時(shí)間。這兩者之間是有關(guān)聯(lián)的,通常用充盈率來(lái)表示加入拌缸材料的多少,按照充盈率的概念,充盈率可按下式計(jì)算:充盈率 =每批加入拌缸混合料的容積 ÷有效容積 =混合料的重量×混合料的容重÷有效容積。

表2 攪拌設(shè)備自動(dòng)配料系統(tǒng)按批給料的允許偏差

在拌和時(shí)間為一定的條件下,增大充盈率可成比例地增大攪拌缸的生產(chǎn)率,但會(huì)惡化拌和的均勻性,減少充盈率會(huì)改善拌和的均勻性,但相應(yīng)降低了攪拌缸的生產(chǎn)率。然而不僅是過(guò)大的充盈率而且過(guò)小的充盈率對(duì)拌和的均勻性都是不利的。在正常情況下充盈率應(yīng)在 45%～65%的范圍內(nèi)。

攪拌時(shí)間直接決定了材料在攪拌缸內(nèi)徑受各種攪拌作用的持續(xù)時(shí)間,是影響攪拌質(zhì)量和生產(chǎn)率的決定性因素。因此選擇攪拌時(shí)間的原則應(yīng)該是在保證混合料拌和均勻的前提下以最短的攪拌時(shí)間來(lái)完成攪拌作業(yè)。

3.5 計(jì)量控制和攪拌系統(tǒng)的操作控制要點(diǎn)

(1)計(jì)算機(jī)記錄的每批混合料的稱(chēng)量數(shù)據(jù)是檢查計(jì)量控制系統(tǒng)工作是否正常的有力手段。每天開(kāi)機(jī)待工作穩(wěn)定后應(yīng)連續(xù)打印 2h的稱(chēng)量數(shù)據(jù),并分析其系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。如發(fā)現(xiàn)超出規(guī)定要求,應(yīng)及時(shí)檢查系統(tǒng)工作,分析原因,予以排除。

(2)攪拌系統(tǒng)不應(yīng)在攪拌過(guò)程中停車(chē),當(dāng)攪拌設(shè)備因等待卡車(chē)而停止工作時(shí)攪拌缸內(nèi)混合料應(yīng)放空。

(3)每天拌缸工作結(jié)束后應(yīng)用熱礦料進(jìn)行擦洗,以除去攪拌缸內(nèi)的殘留瀝青,通常用粗骨料、細(xì)骨料各洗 1～2次。

(4)從成品倉(cāng)卸料時(shí),卸料門(mén)應(yīng)迅速開(kāi)大,不允許讓混合料慢慢流出,以免造成離析。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著《公路瀝青施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004實(shí)施,對(duì)瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量、過(guò)程控制提出了更高的要求,本文通過(guò)工程實(shí)踐,對(duì)影響成品料配合比準(zhǔn)確性和均勻性原因的進(jìn)行了分析,并結(jié)合工程實(shí)踐對(duì)攪拌設(shè)備的材料供給系統(tǒng)、熱料篩分系統(tǒng)、計(jì)量控制系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)等四個(gè)系統(tǒng)的操作控制要點(diǎn)進(jìn)行了探討,取得了良好的控制效果。

[1] 公路瀝青施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40-2004)[S].

[2] 上海孫祖望路橋技術(shù)研究公司.青銀高速公路技術(shù)控制手冊(cè).2005.