公路工程烘干拌和設(shè)備應(yīng)用研究
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摘要：為進(jìn)一步研究烘干拌和設(shè)備在公路工程中的應(yīng)用，以具體工程為例，在分析瀝青混凝土烘干拌和設(shè)備選型及除塵方式選擇的基礎(chǔ)上，從砂石料配料系統(tǒng)控制、烘干加熱系統(tǒng)控制、成品料提升機(jī)系統(tǒng)控制、溢料的科學(xué)控制等角度，對(duì)瀝青混凝土烘干拌和設(shè)備應(yīng)用進(jìn)行探討，對(duì)確保工程施工質(zhì)量具有重要意義。
關(guān)鍵詞：公路工程；烘干拌和設(shè)備；瀝青混凝土
引言
在高等級(jí)公路工程施工中，瀝青混凝土拌和設(shè)備屬于關(guān)鍵性施工設(shè)備。烘干拌和設(shè)備的選用及作業(yè)系統(tǒng)的有效控制對(duì)提升混合料制作效率，確保工程施工質(zhì)量，降低有害煙塵排放等具有重要作用。
1工程概況
某公路改擴(kuò)建段K5+420—K10+420，全長(zhǎng)6.046km，設(shè)計(jì)行車速度為80km/h，路基寬9.0m，路面寬8.0m，路肩寬0.5m+0.5m。該公路路面按“厚20cm舊瀝青面層銑刨+厚30cm級(jí)配碎石基礎(chǔ)層+厚2.0cm熱瀝青碎石封油層+厚8cm中粒式瀝青混凝土面層”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。工程施工中交叉路段多，涵洞通道對(duì)路基連片有很大的制約作用。為確保施工質(zhì)量和工程進(jìn)度，應(yīng)先進(jìn)行涵洞通道等施工，路基施工實(shí)行分段式平行作業(yè)，隨路基施工同時(shí)進(jìn)行排水防護(hù)工程。
2烘干拌和設(shè)備選型及除塵方式的選擇
2.1設(shè)備選型
瀝青混凝土烘干拌和設(shè)備按規(guī)定配比，將不同粒徑骨料及各類添加料均勻摻和在一起，并以瀝青為結(jié)合料，在要求的溫度下拌和形成混合料。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)高等級(jí)公路工程施工一般選用間歇式拌和設(shè)備，其油石比和配合比均能得到準(zhǔn)確計(jì)量，可確保瀝青混凝土路面攤鋪質(zhì)量，因此，本工程選用間歇式烘干拌和設(shè)備。間歇式瀝青烘干拌和設(shè)備包括固定式、半移動(dòng)式拌和場(chǎng)站及移動(dòng)式拌和站等類型。半移動(dòng)和移動(dòng)式拌和站能夠迅速拆裝，穩(wěn)定性和移動(dòng)性好，投產(chǎn)迅速。而固定式拌和場(chǎng)站一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，考慮到本公路工程所用瀝青混凝土拌和料較多，所以選用固定式拌和站。根據(jù)本工程所用瀝青混合料烘干拌和場(chǎng)站設(shè)備，在工程區(qū)整體布局的基礎(chǔ)上進(jìn)行拌和場(chǎng)選址考慮，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，還應(yīng)注意工程區(qū)施工季節(jié)的風(fēng)向，因建立在工程區(qū)的下風(fēng)方向?？紤]到工程施工材料的運(yùn)輸，拌和場(chǎng)應(yīng)建立在運(yùn)輸條件便利的區(qū)域。此外，原材料的含水量對(duì)瀝青拌和機(jī)烘干拌和效率十分關(guān)鍵，含水率每升高1%，烘干拌和效率將降低10%[1]，所以，建立拌和場(chǎng)應(yīng)選擇地勢(shì)高、地下水位低、干燥的環(huán)境。繪制拌和場(chǎng)設(shè)備安裝平面圖時(shí)，還必須考慮攪拌機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)空間、瀝青存儲(chǔ)、拌和料堆放面積、泵送、裝載距離及供電線路、發(fā)電機(jī)房、供油管路等附屬設(shè)施的統(tǒng)籌布局。本工程選用的HZS50B和HZ50連續(xù)滾筒式拌和場(chǎng)站設(shè)備，包含骨料儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)、配料裝置、輸送系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、拌和筒、除塵系統(tǒng)、儲(chǔ)料倉、提升機(jī)、供油管路加熱系統(tǒng)等多個(gè)組成部分（如圖1）。施工中，將瀝青送入高2.8m的瀝青罐車，拌和場(chǎng)站使用的熱瀝青重量為200t，共設(shè)置10口容積5m3的瀝青加熱鍋，在2.5h左右將熱瀝青加熱至150℃后投入拌和場(chǎng)站拌和。
2.2除塵方式的選擇
瀝青混合料在拌和過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，當(dāng)前較為常見的有干式除塵、濕式除塵和布袋式除塵等方式。（1）干式除塵主要利用旋風(fēng)原理，其除塵設(shè)備包括多個(gè)圓錐形旋風(fēng)筒，隨著煙塵和氣流進(jìn)入干式除塵器，帶動(dòng)旋風(fēng)筒快速旋轉(zhuǎn)，粒徑≥20mm的顆粒粉塵在離心力的作用下突破旋轉(zhuǎn)力被甩出旋風(fēng)筒，落至筒底后被螺旋輸送機(jī)回收。實(shí)踐證明，干式除塵方式能達(dá)到94.3%的烘干除塵效率，處理后的粉塵含量低至285mg/m3。（2）濕式除塵是將粉塵與氣體吸入后使其與霧狀水充分結(jié)合，粉塵在水的黏附作用下不斷與氣體分離，并達(dá)到氣體凈化的目的，濕式除塵效率通常為94.9%，經(jīng)除塵處理后的粉塵含量最低可達(dá)200mg/m³，在具體的工程項(xiàng)目中，濕式除塵通常與干式除塵結(jié)合使用，但其產(chǎn)生的含塵廢水對(duì)除塵設(shè)備本身有一定的腐蝕性，如不合理處理會(huì)引起二次污染，而添加中和劑的處理將增加工程投資。（3）布袋式除塵方式主要利用耐200℃高溫的有機(jī)纖維織物作為過濾袋，濾出空氣中的粉塵，除塵效率可達(dá)98.5%，去除粒徑≥0.3μm粉塵效果顯著，處理后粉塵含量最低可達(dá)105mg/m3[2]。
3烘干拌和設(shè)備應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)
3.1砂石料配料系統(tǒng)控制
為控制砂石料加熱溫度并保持振動(dòng)篩分后砂石料儲(chǔ)倉的平衡性，在砂石料和拌和料進(jìn)入拌和設(shè)備烘干滾筒之前，必須重視拌和料的初配，根據(jù)本工程施工進(jìn)度，設(shè)置四個(gè)砂石料倉及1個(gè)細(xì)砂料倉，通過拌和站骨料倉下方的給料器按均勻流量連續(xù)供料完成砂石料的初配。拌和站給料器分鐵板式、履帶循環(huán)式、電磁振動(dòng)式三種。其中，電磁振動(dòng)式給料器主要利用安裝在卸料槽的電磁振動(dòng)器振動(dòng)幅度，以及料斗閘門開合度的調(diào)整控制給料量，其體積小、安裝簡(jiǎn)便、能耗低，但對(duì)砂料控制的準(zhǔn)確性較差，一般僅用于碎石料給料和初配。對(duì)本工程砂石料則應(yīng)通過履帶循環(huán)式給料，并充分發(fā)揮其強(qiáng)制給料的優(yōu)勢(shì)，為確保給料的連續(xù)和均勻，避免砂石料發(fā)生固結(jié)和堵塞出料口的情況，應(yīng)在料倉外壁安裝振動(dòng)器。
3.2烘干加熱系統(tǒng)控制
在瀝青混合料拌和生產(chǎn)過程中，必須進(jìn)行骨料反復(fù)拋散，使其充分與熱氣接觸，吸收熱量的同時(shí)蒸發(fā)掉水分，以達(dá)到烘干和達(dá)到工作溫度的目的。砂石料烘干拌和耗費(fèi)熱能較大，一般采用燃油或燃煤拌和烘干設(shè)備，在降低能耗成本的同時(shí)保證烘干溫度，并盡可能用燃重油代替柴油等輕質(zhì)油料，降低燃料投入。冷骨料烘干加熱系統(tǒng)由干燥滾筒及加熱系統(tǒng)構(gòu)成，通過干燥滾筒的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入滾筒內(nèi)的冷骨料不斷被葉片升起、拋下，在燃燒器持續(xù)噴火的作用下，冷骨料逐漸被烘干至工作溫度。為防止干燥滾筒內(nèi)氣壓過大而導(dǎo)致冷骨料升起、拋下過程中產(chǎn)生的粉塵逸散，應(yīng)在滾筒內(nèi)預(yù)留空間以容納燃料燃燒和水分蒸發(fā)綜合作用產(chǎn)生的水蒸氣[3]。干燥滾筒內(nèi)熱量被冷骨料吸收后，廢棄煙塵經(jīng)由煙囪排出，再經(jīng)除塵裝置處理后排入大氣。本工程干燥滾筒圓柱筒體直徑2.5m，長(zhǎng)10m，采用耐熱鋼板焊接制成，通過兩道筒箍固定支承在滾輪上，為保證拌和料在筒內(nèi)良好的流動(dòng)性，干燥滾筒筒體應(yīng)與地面呈5°夾角且斜置，為加固滾筒，可在下部筒箍處安裝水平阻滑滾輪。本工程瀝青混凝土施工路面攤鋪溫度應(yīng)控制在120～140℃，為保證瀝青混合料攤鋪性能穩(wěn)定，具有足夠的流動(dòng)性和攤鋪的均勻性，砂石料烘干拌和過程中應(yīng)加熱至160～220℃，拌和完成的混合料工作溫度應(yīng)保持在140～160℃。
3.3成品料提升機(jī)系統(tǒng)控制
瀝青混合料烘干拌和設(shè)備中的成品料提升機(jī)主要具有將拌和好的成品料輸送至成品料倉存儲(chǔ)的作用，影響成品料提升機(jī)系統(tǒng)功能順利發(fā)揮的主要是提升斗車的運(yùn)行狀態(tài)，通過控制卷揚(yáng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證提升斗車可以勻速平穩(wěn)地上下運(yùn)行，將成品料輸送至指定的卸料倉。成品料提升機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各卸料機(jī)運(yùn)行工作狀態(tài)顯示于主控界面，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到滿倉時(shí)會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本公路工程拌和站采用全自動(dòng)提升機(jī)系統(tǒng)模式，拌和料的裝卸、啟動(dòng)、加減速、下降、清洗等過程均自動(dòng)完成。
3.4溢料控制
瀝青混凝土烘干拌和設(shè)備溢料將降低拌和產(chǎn)量，引發(fā)鋪筑施工現(xiàn)場(chǎng)攤鋪機(jī)停機(jī)待料，礦料級(jí)配及路面攤鋪施工的壓實(shí)度、平整度等必將受到不利影響，增加拌和設(shè)備能耗，導(dǎo)致材料浪費(fèi)，降低工效。為控制溢料，應(yīng)準(zhǔn)確選擇拌和樓篩孔尺寸，必須綜合考慮工程拌和設(shè)備熱料倉數(shù)量、容積、原料規(guī)格及混合料的類型，合理掛篩，并進(jìn)行冷熱料倉的準(zhǔn)確標(biāo)定，按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE42—2005）進(jìn)行原材料取樣，以確保目標(biāo)配比用料與實(shí)際用料一致。本工程根據(jù)《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004），在混合料拌和施工前調(diào)整了篩孔尺寸，在篩分過程中仍存在部分超粒徑礫石難以篩除，通過調(diào)整篩分振動(dòng)力和篩子的安裝角度，并將篩孔尺寸調(diào)整為32mm后，上述問題得到了解決，最小篩子確定為3mm×4mm，既有利于控制合成級(jí)配，又能有效確保熱料倉礦料級(jí)配，達(dá)到對(duì)溢料的科學(xué)控制。為滿足施工進(jìn)度的要求，將本工程拌和設(shè)備冷料倉的所有出料口均調(diào)制最大出料量，并進(jìn)行料倉標(biāo)定，拌和場(chǎng)站冷料倉轉(zhuǎn)速確定為10、30、50m/min三檔，各轉(zhuǎn)速擋冷料倉標(biāo)定結(jié)果詳見表1。
4結(jié)語
瀝青混凝土烘干拌和設(shè)備的選用對(duì)減少設(shè)備故障，控制混凝土拌和料質(zhì)量，保證施工質(zhì)量及提升施工效率十分關(guān)鍵。為提升烘干拌和設(shè)備的應(yīng)用效率，除本文論述的設(shè)備選型、除塵方式選擇、砂石料配料系統(tǒng)控制、烘干加熱系統(tǒng)控制、成品料提升機(jī)系統(tǒng)控制、溢料控制等方面外，烘干拌和設(shè)備應(yīng)用過程中還應(yīng)注意拌和場(chǎng)站拌和罐體、卷揚(yáng)系統(tǒng)、提升料斗、軌道支架等的維護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]李健，鄧祥明.溫拌瀝青混合料施工溫度研究[J].西部交通科技，2018（8）：11-14，33.
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[3]張曉杰.瀝青拌和站生產(chǎn)質(zhì)量控制與常見故障分析[J].交通世界，2014（5）：126-128.
作者：商國(guó)強(qiáng) 單位：河北冀通路橋建設(shè)有限公司
