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                瀝青混合料拌和設備生產過程質量控制的研究

                作者:紅星機器發布時間:2006-10-07 00:00:00

                瀝青路面的質量與瀝青混合料的質量是直接相關的,而瀝青混合料質量與瀝青混合料拌和設備(以下簡稱瀝青拌和設備)的質量控制是緊密相關的。長期以來不同型號瀝青拌和設備生產同一級配瀝青混合料及同一型號瀝青拌和設備生產不同級配混合料的質量穩定性控制是困擾高速公路施工質量的一 道世界性難題。

                瀝青拌和設備生產的質量控制從流程上可分為:瀝青拌和設備冷料控制,熱料控制,攪拌控制。本文以LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設備為例,對瀝青混合料生產各個流程進行分析探討。

                1 冷料控制

                1.1冷料控制的基本過程

                LBA3000型及ASTEC-50型瀝青拌和設備冷料控制裝置均由冷料倉、冷料倉集料皮帶、冷料輸 送平皮帶、冷料輸送斜皮帶等組成。工作時由安裝在冷料倉下方的冷料倉集料皮帶按照設定的轉速把冷料按照目標配合比輸送到冷料輸送平皮帶,再經過冷料輸送斜皮帶輸送到滾筒中進行加熱。

                1.2冷料控制相關參數的確定

                為了原材料達到目標配合比要求,冷料控制系統參數的確定非常重要。冷料倉的參數確定主要是要做好各個冷料倉的集料流量測定工作,繪制每個 冷料倉集料電機分速度—集料流量曲線。其步驟如下。

                1)各冷料倉小皮帶的轉速測定。用秒表實測各個冷料倉在相同分速度(集料電機轉速表轉速)V i(較大分速度的100% 、90%、80%、70%和60%)下轉一周長度L所耗用的時間t,通過下面的公式 Li=L/t得出單位時間(h)各小皮帶的運轉長度L i(m/h)。

                2)開啟并固定各冷料倉門,測量冷料倉集料料流斷面面積A i。在實測中發現,集料料流斷面面積Ai 的大小與冷料倉的開啟程度有關外,還與集料的粒徑及含水量有關。這是由于集料料徑的不同, 壓縮冷料倉倉門的開啟程度不同。所以應分別測定不同集料的料流斷面面積A i。含水量對料流的影響也較大。當含水量增大,A i相應的減少,這種關系在細集料中更明顯。

                3)測量計算各種集料的松方容重Ri 。至此,可以通過如下公式Qi= Li×Ai×R i得到單位時間各集料的流量Qi 。 根據冷料倉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)對應生產中實際使用的目標配合比,通過集料分速度—集料流量曲線,反算得到滿足目標配 合比的冷料倉集料分速度(0%--100%)。這樣得到的分速度比較嚴格的和目標配合比吻合。

                由于原材料存在變異,在變異較大時應重新篩分原材料。根據篩分結果和級配線反算出各種集料 的比例,同時重新做各集料的料流流量實驗,得到新的冷料參數。

                2 熱料控制

                在瀝青拌和設備的生產中,產品質量、生產效率及生產成本主要決定于熱料控制。我們從以下幾 個方面進行熱料系統生產質量的控制。

                2.1熱料溫度的控制

                瀝青混合料的拌和要求在一個特定的溫度環境下進行,相對于不同的混合料級配、不同的原材料 (如不同的瀝青)對拌和溫度范圍要求不同。要滿足施工工藝的要求,瀝青拌和設備必須具備穩定而準 確的溫度控制系統。

                LBA3000型及ASTEC-50型瀝青拌和設備的溫度控制原理是一致的。經過加熱的骨料進入熱料提升機之前,瀝青拌和設備通過溫度傳感器收集信息,通過A/D轉 換,數據送到溫度調節控制器(PLC),PLC經過比較模塊等進行運算,發出指令給調節模塊和執行 電機進行溫度調節。不同品牌的瀝青拌和設備使用的溫度傳感器有所不同,如LBA3000型瀝青拌和設備采用紅外線溫度傳感器而ASTEC TS-50 型瀝青拌和設備采用熱電偶溫度傳感器。紅外線傳感器對溫度變化反應較熱電偶傳感器快,所以在 實際的生產中,我們對于不同的傳感器要選擇不同的傳感器反應快慢的系數(傳感器參數設定)。 對于LBA3000型瀝青拌和設備,我們選擇較快的反應系數來適應紅外線傳感器的較快的反應速度; 對于ASTEC-50型瀝青拌和設備,我們選擇較慢的反應系數來適應熱電偶傳感器。合適的反應系數的確定,有利于兩種不同型號瀝青拌和設備出料時保持溫度的穩定性。

                2.2振動篩的選擇

                振動篩是瀝青混合料拌制過程中一個重要的裝置,瀝青混合料能否達到設計級配曲線的要求,很大程度上決定于振動篩的篩分水平。控制好篩分過程,一般要做好以下幾點。

                振動篩

                1)振動篩網的選擇。LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設備原機配圓孔篩,使用效果不理想。經改進采用高強度、綜合性能良好的合金鋼材方孔篩網。

                2)振動篩振幅的調整。研究LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設備的振動篩結構發現,一 般的振動篩的傳動系統由電機、傳動皮帶、偏心塊組成。偏心塊結構,振動篩振幅的調整 一般是通過增加偏心塊的重量來實現的。通常新的設備由于電機性能,傳動系統的性能良好,振幅 都能達到生產工藝要求,設備陳舊時則要通過振幅檢測裝置來測量振幅值,通過添加不同質量的偏心塊來滿足振幅要求。

                振動篩

                2.3熱料生產級配的控制

                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,施工現場的熱料倉配合比 一般是按照瀝青拌和設備的穩定生產的較大產量來提供的。高速公路施工企業使用的瀝青拌和設備均 能實現自動控制且以間歇式為主,瀝青拌和設備一般具備4—5個熱料儲料倉,分別對應各擋熱料。拌 和配料時,控制系統在各料倉取料量滿足下表的關系。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代表瀝青拌和設備單鍋拌和能力。從我公司的實踐經驗來看,為達到拌和設備的更大利用率中,LBA3000型瀝青拌和設備一般N取3000Kg,ASTEC-50型瀝青拌和設備一般N取4500Kg—5000Kg。

                2)熱料稱量的控制。熱料系統的控制主要是要做好各材料組分的稱量精度控制。瀝青拌和設備的 熱料稱量控制系統一般有三部分組成:石料稱量系統、填料(粉料)稱量系統、瀝青稱量系統。

                ①石料稱量系統。石料經滾筒烘干機烘干、振動篩篩分后暫時儲存在4-5個熱料倉內,然后分別進入稱 量斗進行稱量,稱量的精度通常取決于下列因素:

                滾筒烘干機

                控制系統的傳感器精度。我公司使用的LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設備傳感器都 可達到≤5kg,即控制熱料理論稱量誤差在0.2%,可滿足施工工藝的要求。熱料斗斗門的開度和反應快慢程度。熱料倉的熱料在向稱量斗卸料過程,在控制系統發出關閉斗 門信號時,仍然有石料卸向稱量斗(俗稱飛料)。 如圖4所示。解決飛料對稱量的影響至關重要。LBA3000型瀝青拌和設備采取了設定飛料經驗值 和二次稱量的方法,稱量系統給定每種石料的飛料經驗值H,每種料稱量到(B-H)的重量時就發出關 門信號,稱量實際值正好達到級配重量B。ASTEC-50型瀝青拌和設備采用百分比控制稱量,石料稱量 達到設定值的85%-95%時(實際生產中系統自動調節)發出關門信號,使實際稱量值和設定值一定。

                ②填料稱量系統。該系統由填料(粉料)罐,稱量斗,輸送裝置組成。粉料由填料(粉料)罐到 稱量斗中進行稱量,再經輸送裝置輸送到攪拌鍋。該系統的稱量傳感器滿足≤2kg精度范圍。保證填 料的干燥,不結塊對填料(粉料)的稱量精度有很大的幫助。

                ③瀝青稱量系統。該系統包括瀝青儲藏保溫罐、瀝青泵、瀝青稱量斗。瀝青泵把在瀝青罐內按 照規范要求的熱瀝青經管道輸送到瀝青稱量斗內,稱量斗的控制精度達到≤2kg。為使瀝青稱量精確,一般采用二次稱量方式,瀝青斗門打開開度到更大,完成60%-70%的瀝青稱量,再以30%斗門較大開度完成剩余的稱量,減少瀝青的飛料。

                通常,瀝青稱量時斗門開度越小,得到的瀝青稱量值越精確,但是生產效率也越低。實際生產過 程中,必須得到一個平衡兩者關系的適當的斗門開度,即在不影響熱料配料系統配料速度的情況下, 使用較小的斗門開度。

                ④除塵系統的控制。除塵系統也是影響混合料質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,而且生產出來的混合料色澤暗淡,降低了瀝青的膠漿作用,導致穩定度偏低。 ASTEC-50型瀝青拌和設備的除塵系統是一級旋風式除塵,二級布袋式除塵。當原材料的泥粉較多時, 混合料的質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,影響了混合料的質量。同時,由于粉塵太多,吸塵的風門開得太大,把部分 0.3mm 的細集料吸附走,影響了混合料的級配組成。

                3 攪拌控制

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

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

                2)攪拌時間的選擇。攪拌時間的長短直接關系到瀝青混合料攪拌均勻與否。一般來講,石料干 拌時間越長、總攪拌時間越長,攪拌出來的料的均 勻性越好。但是帶給攪拌鍋的損傷也越大,溫度的散失也越嚴重 ;過長的攪拌時間還會讓混合料出現過拌離析現象。所以在施工過程中,一般選擇5-10s 作為石料的干拌時間,總攪拌時間控制在48-60s之間為佳。

                3)攪拌鍋內機械元件的磨損情況。攪拌鍋單組攪拌件的結構如圖5所示,攪拌臂和攪拌刀片磨 損后攪拌直徑d減小,對攪拌鍋的性能造成一定的影響,影響混合料的熱料稱量控制系統質量。

                瀝青拌和設備生產質量控制是一個系統工程,需要從原材料生產、原材料備料、冷料、熱料配比、 攪拌系統等環節綜合考慮。

                本篇內容于2019-08-01 16:20:57已補充更新

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