謝來(lái)發(fā) 張偉聯(lián) 嚴(yán)紹洋

1 概述

瀝青混凝土攤鋪機(jī)螺旋布料器具有攪拌和輸送兩大功能，其目的就是將均勻攪拌的混合料無(wú)離析地均勻分布到熨平板前一定的寬度上，它的結(jié)構(gòu)性能及參數(shù)選擇是否合理將直接影響螺旋布料器的生產(chǎn)能力和路面的施工質(zhì)量。

2 螺旋拌和機(jī)理

2.1 螺旋布料器輸送過程中物料的翻滾機(jī)理

螺旋葉片勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于螺旋葉片連續(xù)不斷地推撥作用，瀝青混合料將沿ω圓周方向向上運(yùn)動(dòng)(到一定位置向下塌落)的同時(shí)，沿軸向方向向前流動(dòng)。當(dāng)螺旋布料器的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)體螺旋面作用在物料上的力，不僅有向前的推力Fz，而且有圓周方向的切向力Fr(見圖1)。這個(gè)切向力就是使物料產(chǎn)生翻滾的力，它使物料起始受力沿圓周傾斜一角度α(見圖2)。由于摩擦力及物料自重使物料沿螺旋面下滑的力，平衡了螺旋面圓周切向力。當(dāng)圓周力增大時(shí)，傾斜角α也增大，大到一定程度就使物料沿圓周方向翻滾，而不沿螺旋軸方向前進(jìn)。

在這種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過程中，由于葉片擠入混合料時(shí)對(duì)混合料的剪切作用、混合料受離心力的拋離作用、流層間的剪切作用以及上下層混合料雙向交叉流動(dòng)的拌和作用使混合料獲得充分的攪拌，這也就是混合料被重新拌和的基本機(jī)理。

2.2 螺旋布料器輸送過程中的動(dòng)力學(xué)分析

在翻滾物料與不翻滾物料間存在一界面，稱為滑移過渡界面Ω，這個(gè)界面距螺旋軸線的距離假定為R(見圖3)，滑移過渡界面Ω的母線與螺旋面母線成45°+φ0/2的夾角(φ0為物料的內(nèi)摩擦角)。物料靠近螺旋軸處容易翻滾，因此當(dāng)R接近r時(shí)，翻滾角α增大，物料就可能從螺旋軸的一邊翻滾到另一邊。

3 防離析措施

3.1 現(xiàn)場(chǎng)攤鋪工藝的優(yōu)化組合

攤鋪速度的確定:攤鋪速度要結(jié)合拌和機(jī)生產(chǎn)能力、運(yùn)輸能力、運(yùn)輸距離和碾壓能力進(jìn)行綜合考慮，經(jīng)過生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段驗(yàn)證后確定，一般情況下2.5 m/min較為適宜。

攤鋪機(jī)的工作狀態(tài)直接影響到鋪面的外觀效果，因此，將攤鋪機(jī)調(diào)整至最佳狀態(tài)是避免和減少鋪面離析的關(guān)鍵。

1)要調(diào)試好攤鋪機(jī)的料位，對(duì)于最大粒徑較大的瀝青混合料，攤鋪機(jī)料位應(yīng)適當(dāng)提高，這一位置的確定需要反復(fù)比較。

2)為保證送料均衡，攤鋪機(jī)料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋分料器的轉(zhuǎn)速一定要協(xié)調(diào)，尋找到其中的最佳結(jié)合處。

3)螺旋分料器里的料量，最起碼要高于分料器的中心位置，一般要達(dá)到螺旋分料器的2/3高度，近年來(lái)也有的專家提出更高的高度要求，即分料器在正常工作時(shí)，物料滿埋螺旋。

4)螺旋分料器里的料面高度應(yīng)在同一平面上，與鋪面橫坡保持一致，使熨平板的擋料板前混合料均勻分布，盡可能地避免離析現(xiàn)象的產(chǎn)生。攤鋪機(jī)熨平板的振幅、振頻調(diào)整影響到鋪面初始?jí)簩?shí)和鋪層的粗、細(xì)料分布情況:熨平板的激振強(qiáng)度大會(huì)將細(xì)料振到鋪層下部，表面則顯得粗料較多;反之，則鋪層表面細(xì)料較多。因此，現(xiàn)場(chǎng)要結(jié)合原材料本身材質(zhì)和鋪面完成后的外觀情況予以綜合性的考慮而確定。

3.2 碾壓工藝和工序的合理設(shè)置

瀝青混合料完成攤鋪工序后應(yīng)及時(shí)碾壓，為了保證碾壓效果，應(yīng)科學(xué)合理地配置碾壓機(jī)具，優(yōu)化組合碾壓工序，重要的是保證現(xiàn)場(chǎng)碾壓順序，即初壓、復(fù)壓和終壓區(qū)不同的機(jī)具和工藝要求均符合試鋪段確定的技術(shù)方案，同時(shí)合理的碾壓工序設(shè)置亦有利于消除鋪面離析。

在進(jìn)行瀝青混合料攤鋪前，用高壓噴水對(duì)層面進(jìn)行沖洗，以保持層間潔凈，從而確保了瀝青混合料層面間的粘結(jié)質(zhì)量。攤鋪期間，嚴(yán)格控制瀝青混合料的溫度、攤鋪厚度、層面寬度并確保中軸線不位移。

4 DT1400攤鋪機(jī)抗離析研究

結(jié)合景婺黃(常)高速公路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)DT1400螺旋布料器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和上面對(duì)螺旋布料器輸送機(jī)理的研究分項(xiàng)詳述。

4.1 物料滿埋螺旋工作，防治橫向離析

物料滿埋螺旋是增大輸料能力，降低螺旋轉(zhuǎn)速，增加二次攪拌作用，避免橫向離析的關(guān)鍵，也是一種新理念。DT1400改變流行攤鋪機(jī)采用高速軸向柱塞馬達(dá)加減速機(jī)的傳動(dòng)方案，直接采用低速?gòu)较蛑笈ぞ伛R達(dá)驅(qū)動(dòng)，并且將流行攤鋪機(jī)700 mL/r左右的馬達(dá)等效排量增加到1 300 mL/r，轉(zhuǎn)矩和功率增加了一倍。

物料滿埋螺旋增大輸料量并增加螺旋驅(qū)動(dòng)能力還為大厚度一次成型攤鋪基礎(chǔ)材料提供了可能性。物料滿埋螺旋降低轉(zhuǎn)速到80 r/min～90 r/min以下，有效防止大顆粒物料隨輸送距離增大而運(yùn)動(dòng)加劇的橫向離析，同時(shí)由于螺旋埋于物料底部而增加二次攪拌效果，改善前期工序產(chǎn)生的材料離析與溫度離析。

4.2 采用單機(jī)大寬幅攤鋪，防止縱向離析

DT1400采用單機(jī)大寬幅攤鋪，不存在雙機(jī)并機(jī)產(chǎn)生的300 mm～600 mm的接縫。

在該斷開處的左右螺旋上各加裝一組角度可調(diào)的反向螺旋葉片，根據(jù)攤鋪厚度和材料的變化來(lái)調(diào)節(jié)葉片數(shù)量和角度，使中縫處物料充填密實(shí)且均勻。

DT1400加大了螺旋料槽前后方向的寬度，減小了支撐處的結(jié)構(gòu)尺寸，并使支撐結(jié)構(gòu)呈圓弧過渡面，在支撐處的螺旋上加裝了圓周角100°以上的過渡葉片，有效解決了物料在支撐處的阻滯狀況。物料滿埋螺旋工作也相對(duì)減小了支撐處的阻滯影響。

在瀝青混凝土路面施工中，離析防治主要針對(duì)橫向離析、縱向離析、豎向離析和溫度離析進(jìn)行的，而這幾種離析主要是由攤鋪機(jī)螺旋分料器造成的，因此對(duì)攤鋪機(jī)螺旋布料器的工作參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取一系列改進(jìn)是必要的，實(shí)踐證明也是行之有效的，這為今后攤鋪機(jī)螺旋布料器的設(shè)計(jì)提供了一種新的方法和思路。

5 結(jié)語(yǔ)

1)本文在分析攤鋪機(jī)螺旋分料器輸送機(jī)理及防離析措施的基礎(chǔ)上，對(duì)DT1400攤鋪機(jī)抗離析進(jìn)行了研究，DT1400攤鋪機(jī)螺旋可以實(shí)現(xiàn)混合料的二次拌和，可以在很大程度上降低材料離析和溫度離析。

2)攤鋪機(jī)螺旋攪拌機(jī)理主要說明混合料在螺旋分料輸送過程中，物料運(yùn)動(dòng)與螺旋葉片直徑、螺距、軸轉(zhuǎn)速等結(jié)構(gòu)參數(shù)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)的關(guān)系。

3)瀝青混凝土路面施工中采用寬幅大厚度攤鋪施工技術(shù)是切實(shí)可行的。試驗(yàn)研究表明該工藝在改善級(jí)配離析、溫度離析及攤鋪效果等方面都取得了滿意的結(jié)果。

［1］殷岳川.公路瀝青路面施工［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［2］邵明建.瀝青路面施工機(jī)械化施工技術(shù)與質(zhì)量控制［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］李自光，何志勇，游張平.瀝青路面施工機(jī)械試驗(yàn)代用料研制及試驗(yàn)研究［J］.長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005(9):37-38.