趙金國， 楊 云， 劉昱彤， 王正軍

（1.天津市雍陽公路工程集團有限公司，天津 301700；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

瀝青混凝土路面施工過程中，溫度控制指標(biāo)是施工質(zhì)量的必要條件，在瀝青混合料出廠溫度合格的前提下，有效減小混合料運輸過程中的溫度損失成為瀝青混凝土施工的新課題。為有效減少瀝青混合料在運輸中的溫度損失，解決冬季土方施工時由于溫度過低造成凍土與車廂及底板凍結(jié)成一體，出現(xiàn)不好卸車問題，本文提出利用車輛發(fā)動機尾氣的熱能對運輸車輛廂體進行保溫改裝。

1 研究背景

1）某些在建工程由于地理位置、環(huán)境條件、人口密度等條件限制不滿足就近建站的要求，導(dǎo)致瀝青混合料運輸距離較遠；加之目前公路養(yǎng)護任務(wù)加大，養(yǎng)護項目比較零散、施工速度較慢，瀝青混合料在運輸車上等待時間過長；而瀝青混合料在拌和、運輸、攤鋪和碾壓各個環(huán)節(jié)中都有嚴(yán)格的溫度控制要求。

2）汽車尾氣，尤其是大型運輸車的尾氣排放容易造成空氣污染。

基于上述兩點，提出一種對大型運輸車輛車廂進行改裝，利用瀝青混合料運輸車發(fā)動機尾氣排放的熱能，達到車輛環(huán)保節(jié)能、滿足保溫效果的理想技術(shù)。

2 改裝前遇到的問題

1）運輸過程中，尤其是滿載情況下，汽車尾氣污染明顯加大。

2）運輸過程中，為保證攤鋪、碾壓作業(yè)時混合料滿足溫度要求，司機搶時間出現(xiàn)超速，安全事故出現(xiàn)的頻率大大增加。

3）車廂內(nèi)瀝青混合料溫度容易下降，箱體內(nèi)部不容易清理，甚至?xí)粲猩倭坑嗔希霈F(xiàn)硬結(jié)的情況。

4）瀝青和骨料的導(dǎo)熱性能都比較低，因此當(dāng)熱量散發(fā)時，從堆料的中心向四周傳導(dǎo)的速度相當(dāng)緩慢，造成卡車周邊和中心巨大的溫度差；特別是在環(huán)境氣溫較低的情況下，拌和溫度越高，溫差就越明顯，整車混合料的溫差越大［1］。

5）從瀝青拌和站角度考慮，為保證瀝青攤鋪、碾壓溫度，往往在拌制過程中就考慮了運輸時的溫度損耗，刻意提高拌和溫度，雖然是控制在拌和溫度的上限，但也很容易因為瀝青混合料過高溫加熱，造成混合料老化甚至焦料；瀝青老化容易造成瀝青與集料的黏結(jié)力降低，出現(xiàn)廢料或攤鋪后混合料出現(xiàn)明顯離析現(xiàn)象［2～3］。

6）冬季土運輸車輛在向后傾倒時，由于溫度過低凍土與車廂及底板凍結(jié)成一體，常常遇到不好卸車的問題，車輛周轉(zhuǎn)時間過長，直接影響工程進度或道路安全；同時由于車廂向后傾倒時，混合料沒有自動隨車廂后翻而下滑，導(dǎo)致車廂后部重量加大，容易造成整體車輛后傾，發(fā)生安全事故。

3 改裝方案

首先對車輛廂體結(jié)構(gòu)進行了改造，對車廂底板進行雙底板改造，把廂底夾層中間方管支撐橫梁及廂體四周方管立柱和上邊橫梁接通，使整體車廂形成均勻氣流通道[4]。在發(fā)動機排氣管與消聲器中間部位加設(shè)排氣導(dǎo)向轉(zhuǎn)換傳導(dǎo)裝置并與車廂廂底進行接觸式(底板接口)連接，利用尾氣溫度對整體車廂進行均勻加熱后，由前箱板上頂部及廂底尾部排氣通道排出，確保箱體底板及四周均能夠達到通氣加熱效果。為方便司機操作，帶有液壓的排氣導(dǎo)向調(diào)節(jié)閥門控制器設(shè)置在操作室內(nèi)，當(dāng)車輛箱體需要加熱循環(huán)時，司機只需輕輕提拉排氣導(dǎo)向調(diào)節(jié)閥門控制器，利用車輛自帶的空壓機和儲氣瓶中的氣壓傳輸給轉(zhuǎn)換閥門氣缸，即可將轉(zhuǎn)換傳導(dǎo)器的豎向轉(zhuǎn)換閥門打開，同時水平位置的閥門關(guān)閉，相反不需要加熱時將排氣導(dǎo)向調(diào)節(jié)閥門控制器按下即可。

另外在廂體四周外側(cè)凹進方格部位增加5 mm保溫棉，用3 mm鐵板密閉焊接固定，對廂體進行物理保溫。加裝車廂用鐵板厚度不低于3 mm，焊接要求接縫嚴(yán)密無空隙。見圖1-圖5。

圖1 轉(zhuǎn)換傳導(dǎo)器

圖2 改裝后的車廂尾氣進口和前出口

圖3 改裝后的車廂底板熱循環(huán)后尾部排氣出口

圖4 改裝后的車廂整體

圖5 轉(zhuǎn)換器控制開關(guān)控制鏈接

4 效果分析

改造了大型運輸車22臺，其中包頭北奔重型汽車有限公司生產(chǎn)的北奔重卡10臺，上汽依維柯紅巖商用車有限公司生產(chǎn)的新紅巖金剛12臺；均為25 t載重標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動機轉(zhuǎn)動傳輸功率為25 kW,國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)，后輪驅(qū)動。經(jīng)過3～4 a的運行，取得到了良好的效果，尤其在天氣較低時運輸瀝青混合料或冬季運輸凍土或凍雪過程中效果明顯。

1）載滿密度較大的瀝青混合料的大型運輸車輛排放汽車尾氣導(dǎo)致大氣污染明顯得到控制。

2）位置改裝后的運輸車裝運瀝青混合料后車輛箱體內(nèi)部容易清理，不留余料，避免了余料硬結(jié)。

3）瀝青混合料溫度得到保證，為油面碾壓初壓階段溫度、壓實度和平整度提供了有力保障。

4）車輛長距離運輸?shù)南拗菩缘玫浇鉀Q，運輸司機在行駛過程中不用再像以前那樣搶時間，明顯提高了車輛行駛安全性。

5）大大減少了由于過高溫拌和出現(xiàn)的混合料老化甚至焦料、廢棄料現(xiàn)象，工程現(xiàn)場攤鋪、碾壓后離析情況明顯減少，工程質(zhì)量得到保證。

6）解決了冬季施工由于溫度過低凍土與車廂及底板凍結(jié)成一體不好卸車的問題，大大減少車輛周轉(zhuǎn)時間，從以前卸一車需要1～2 h縮短到1～2 min，加快了工程進度、避免安全事故的發(fā)生，經(jīng)濟效益明顯。