米 勇

浙江省衢州市交通建設集團有限公司 浙江 衢州 324000

瀝青路面結(jié)構(gòu)施工需要大量的混合料，但在瀝青混合料間歇式拌和樓的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)因多種原因而引起的溢料現(xiàn)象，會造成混合料級配不良、拌和生產(chǎn)效率降低等問題，影響瀝青混合料的拌和質(zhì)量與生產(chǎn)穩(wěn)定性。針對上述情況，本文根據(jù)拌和樓生產(chǎn)流程，進行了溢料產(chǎn)生的成因分析，提出了加強集料質(zhì)量控制、合理選擇熱料篩孔尺寸、目標與生產(chǎn)配合比相互協(xié)調(diào)等溢料的控制方法。

1 瀝青拌和樓生產(chǎn)流程

瀝青混合料一般采用間歇式瀝青拌和樓進行拌和生產(chǎn)；拌和樓主要由監(jiān)控操作、冷料供給、烘干加熱、提升儲存、振動篩分、除塵去粉、瀝青供給、粉料輸送、稱量及拌和設備等系統(tǒng)組成。其生產(chǎn)流程為：不同規(guī)格集料由多個冷料倉完成儲備，并由變頻電機帶動自流進行初級配料；集料混合后被輸送進入干燥機，干燥加熱及去塵的集料由提升機送入振動篩分機，分級后熱集料進入不同粒徑的熱料倉內(nèi)待存，熱料計量系統(tǒng)按生產(chǎn)配料比例分別稱量熱集料；然后再按配合比要求比例稱量加入粉料和熱瀝青，由拌和機將混合料攪拌均勻后放出儲存待用（圖1）。

2 生產(chǎn)溢料的成因分析

間歇式瀝青拌和樓各結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)與拌和生產(chǎn)流程通常是固定不變的，因此，對拌和樓出現(xiàn)生產(chǎn)溢料的原因進行如下分析。

圖1 瀝青拌和樓生產(chǎn)流程

2.1 集料質(zhì)量不穩(wěn)定

公路工程瀝青路面所用不同規(guī)格集料基本上都是就地取材，料源較為分散，來自工程項目附近不同規(guī)模的碎石料場；而這些料場所開采巖石性質(zhì)不一樣，集料加工工藝、破碎設備和振動篩規(guī)格型號也不盡相同，造成名義上同規(guī)格集料的相關技術(shù)參數(shù)有所差異，顆粒級配范圍波動較大；而瀝青拌和站在組織集料進場時又把這類同規(guī)格的集料堆放在同一儲料倉內(nèi)，使集料間發(fā)生混料或離析，破壞了集料本來的自然級配，也就造成同規(guī)格集料級配的不均勻性進一步加劇，導致實際集料級配偏離或超出目標級配范圍界限，將使冷料倉供料基礎改變而難以控制進料平衡，造成經(jīng)烘干加熱及二次振動篩分后進入不同熱料倉的集料比例發(fā)生變化，從而導致某個規(guī)格的熱集料出現(xiàn)生產(chǎn)溢料或等料。

以某路面工程AC-25C型瀝青混合料所用的10～20 mm規(guī)格集料為例分析：2#熱料倉規(guī)格為3～6 mm、3#熱料倉規(guī)格為6～11 mm、4#熱料倉規(guī)格為11～19 mm；正常情況下10～20 mm規(guī)格集料加熱過篩后應分別進入3#、4#熱料倉內(nèi)，若該規(guī)格集料顆粒偏粗、級配偏向或超出范圍上限，則會造成進入3#倉的熱料不足，而進入4#倉的熱料較多，破壞了原有的供料平衡而使4#倉熱集料出現(xiàn)生產(chǎn)溢料；反之，若該規(guī)格集料顆粒偏細、級配偏向或超出范圍下限，則會造成進入4#倉的熱料偏少，而進入2#或3#倉的熱料較多，與拌和樓生產(chǎn)配合比要求比例不匹配，此時4#熱料倉將出現(xiàn)等料，而2#或3#熱料倉會出現(xiàn)生產(chǎn)溢料。

瀝青混合料所用集料的含水量不能在生產(chǎn)過程中保持相對穩(wěn)定，特別是細集料的含水量變異性過大，容易造成顆粒間粘附結(jié)塊并促使冷料倉內(nèi)起拱，阻礙冷料連續(xù)自流通過出料口，導致進料不均勻而破壞原有冷料供給平衡，同樣會使二次篩分后進入不同熱料倉的集料比例變化，特別會造成細集料熱料倉數(shù)量偏少出現(xiàn)等料，可能會引起其他規(guī)格的熱料倉出現(xiàn)溢料。

2.2 熱料篩孔尺寸選擇

由于受拌和樓結(jié)構(gòu)設計限制，熱料振動篩分機布置形式及其篩網(wǎng)長度已確定，選擇及布置拌和樓熱料振動篩網(wǎng)時，原則上應以關鍵篩孔作為熱料倉分級篩孔，并能保持過篩后各規(guī)格熱料入倉比例均衡。

以關鍵篩孔作為熱料倉分級篩孔，其篩孔等效尺寸能與試驗用篩孔尺寸相互對應，可以協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程中集料級配篩分檢測，便于進行集料級配的調(diào)整與控制，保持各規(guī)格熱料供料比例基本均衡；如熱料篩孔尺寸選擇不合理而過大或過小，容易引起某種規(guī)格熱料入倉比例失衡，導致該熱料倉出現(xiàn)生產(chǎn)溢料或等料。

2.3 目標與生產(chǎn)配合比不匹配

瀝青混合料配合比是按目標配合比設計、生產(chǎn)配合比設計及生產(chǎn)配合比驗證等3個階段進行設計的，目標配合比是確定冷料倉供料比例的基礎，生產(chǎn)配合比是根據(jù)目標配合比提供的級配確定熱料供料比例。

但在瀝青混合料實際生產(chǎn)中，由于如下原因時常造成集料的生產(chǎn)級配與目標級配相互不匹配，而使冷熱料的供料比例失衡：一是在進行目標配合比設計時對各規(guī)格集料取樣沒有代表性，未能按要求在料堆不同部位分別采取樣品并混合均勻，導致冷料樣品篩分試驗結(jié)果與實際級配存在差異；二是進行生產(chǎn)配合比設計時對熱料取樣也沒有代表性，未能在拌和樓較大生產(chǎn)工況下對熱料倉采取樣品，造成熱料樣品篩分試驗結(jié)果與實際級配也存在差異。因此，如不能使冷料級配與熱料級配相互匹配，合理解決生產(chǎn)與目標配合比有效轉(zhuǎn)換與供料平衡，將導致熱料倉不同程度地出現(xiàn)生產(chǎn)溢料或等料。

3 生產(chǎn)溢料的控制方法

瀝青拌和樓出現(xiàn)生產(chǎn)溢料，會降低拌和生產(chǎn)效率，影響瀝青混合料的拌和質(zhì)量和穩(wěn)定性；因此，對瀝青混合料生產(chǎn)過程采取有效的控制方法顯得十分重要。

3.1 嚴格控制集料質(zhì)量

嚴格控制集料質(zhì)量是解決拌和樓溢料的關鍵工作，保持集料級配均勻性是預防熱料出現(xiàn)生產(chǎn)溢料的基礎措施。

1）在選擇瀝青混合料所用集料料場時，技術(shù)人員應廣泛深入各料場實地考察，對不同料源的各類集料進行現(xiàn)場取樣并檢測相關技術(shù)指標，判斷集料質(zhì)量是否符合施工技術(shù)標準要求，再確定滿足施工需要的多個料源地。

2）根據(jù)瀝青混合料技術(shù)要求對選定的集料廠家進行交底，統(tǒng)一規(guī)定集料破碎工藝和振動篩孔規(guī)格尺寸，對各料場試生產(chǎn)的集料取樣檢測，滿足標準要求后才可進行大規(guī)模生產(chǎn)儲料。

3）當集料采購進入拌和站時，技術(shù)人員應先目測判斷集料外觀質(zhì)量是否符合規(guī)定，再取樣檢測顆粒級配等指標是否滿足技術(shù)標準要求，如相關技術(shù)指標不合格，則堅決不能驗收并將該批集料清退。

4）經(jīng)檢測合格的集料應在硬化場地上按不同規(guī)格分倉隔離儲存，以避免不同集料之間相互混料。

5）盡量避免雨天采購集料，以保持進場集料含水量穩(wěn)定。

6）儲料倉頂部應設置防雨遮陽篷，以避免雨水浸透集料造成含水量變異而影響集料下料時的自由流動性。

3.2 合理選擇熱料篩孔尺寸

由于熱料振動篩布置形式及其篩網(wǎng)長度已由拌和樓結(jié)構(gòu)所確定，在選擇熱料振動篩網(wǎng)時應特別注重關鍵篩孔尺寸的選擇，保證振動篩網(wǎng)篩分效率，使熱料級配與目標級配總體匹配，保證過篩后各規(guī)格熱料入倉比例均衡，防止熱料出現(xiàn)生產(chǎn)溢料。根據(jù)JTG F40—2004《公路瀝青路面技術(shù)施工規(guī)范》并結(jié)合工程施工經(jīng)驗，選擇間歇式瀝青拌和樓振動篩網(wǎng)等效篩孔的參考尺寸如表1所示。

表1 間歇式瀝青拌和機用振動篩等效篩孔（方孔）尺寸

如某路面工程AC-25C型瀝青混合料生產(chǎn)時擬用5個熱料倉，綜合考慮選擇在2.36、4.75 mm和最大粒徑31.50 mm等3個關鍵標準篩孔的基礎上，再補充約為最大粒徑1/4及1/2尺寸的標準篩9.50 mm與16 mm作為熱料倉分級篩孔，拌和樓振動篩擬設置5個等效篩孔尺寸分別為3、6、11、19、35 mm的篩網(wǎng)控制各熱料分倉進料，則經(jīng)振動篩分后的熱料級配與實驗室用對應的標準篩篩分級配能基本保持一致。

在生產(chǎn)過程中，還要定期對拌和樓振動篩篩網(wǎng)進行檢查，防止篩網(wǎng)破損或堵塞而影響熱料篩分效率；若振動篩網(wǎng)磨損量超過允許范圍，應及時更換篩網(wǎng)，避免熱料級配和進料比例發(fā)生變異而出現(xiàn)溢料。

3.3 目標與生產(chǎn)配合比調(diào)試

在瀝青混合料生產(chǎn)過程中，合理協(xié)調(diào)配合比之間的等效轉(zhuǎn)換，對目標配合比與生產(chǎn)配合比進行調(diào)試，保證冷熱料供料比例平衡，是有效避免拌和樓出現(xiàn)生產(chǎn)溢料的核心環(huán)節(jié)。

3.3.1 冷料倉流量標定

拌和樓冷料倉流量標定屬于目標配合比內(nèi)容，冷料進料量是由冷料倉供料皮帶電機頻率與冷料倉斗門開度決定的；對冷料倉流量標定就是依據(jù)目標配合比，試驗確定各冷料倉皮帶電機頻率與冷料流出質(zhì)量的相關性。

冷料倉流量標定時，首先調(diào)節(jié)各冷料倉出料斗門開度并固定其位置；然后在冷料倉供料皮帶調(diào)頻電機額定工作范圍內(nèi)選取多個頻率（一般選取3～4個），在規(guī)定時間內(nèi)分別測定各冷料倉供料皮帶電機頻率與不同規(guī)格冷料流出質(zhì)量的相關數(shù)值；最后根據(jù)實際所測數(shù)據(jù)，利用線性趨勢確定各冷料倉皮帶電機頻率與冷料流出質(zhì)量的線性關系圖。

根據(jù)流量標定的線性關系圖，以瀝青混合料拌和樓設定生產(chǎn)量和目標配合比為基礎，就能確定各冷料倉皮帶電機在生產(chǎn)過程中的實際工作頻率，實現(xiàn)各規(guī)格冷料按要求比例進行初級配料。

3.3.2 熱料稱量與篩分

拌和樓熱料比例的確定屬于生產(chǎn)配合比內(nèi)容。受冷料供給不均勻性、冷料加熱烘干變異性、振動篩網(wǎng)篩分效率及熱料倉儲存能力等因素的影響，還應對過篩后各熱料倉中的熱料分別稱重及取樣進行篩分試驗，按熱料實際篩分結(jié)果分析計算合成級配，盡量使熱料合成級配與目標級配范圍一致，以確定拌和樓生產(chǎn)配合比中各熱料的供料比例。

首先，根據(jù)拌和樓設定生產(chǎn)量、冷料流量相關圖及目標配合比中冷料比例，按生產(chǎn)流程確定各冷料倉皮帶電機工作頻率，連續(xù)供給一定數(shù)量的冷料經(jīng)烘干加熱進入振動篩分機；其次，分別對篩后進入各熱料倉中的熱料進行準確稱重，得到各熱料倉中熱料的換算質(zhì)量比例；然后，對各熱料倉的熱料取樣進行篩分試驗，依據(jù)熱料換算比例及熱料篩分結(jié)果分析計算合成級配。如合成級配與目標級配范圍偏差較大，則應重新調(diào)整冷料進料比例或振動篩網(wǎng)篩孔尺寸；如合成級配與目標級配范圍基本一致，則可以確定拌和樓生產(chǎn)配合比中各熱料比例。

4 瀝青混合料拌和實例

某高速公路互通工程路面結(jié)構(gòu)的下面層設計為AC-25C型瀝青混合料，采用南方路機LB3000型生產(chǎn)間歇式拌和樓生產(chǎn)瀝青混合料，分別配置5個冷料供給倉及熱料儲存?zhèn)}，拌和樓額定產(chǎn)量為240 t/h。

4.1 集料進場檢測儲備

瀝青混合料用集料為石灰?guī)r，從衢州上方碎石加工場集中采購，集料規(guī)格為0～5 mm石屑、5～15 mm碎石、10～20 mm碎石及10～25 mm碎石，采用反擊破碎和振動篩分工藝生產(chǎn)；經(jīng)檢測，集料的顆粒級配、砂當量等質(zhì)量指標符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范相關要求；合格集料在硬化場地上按不同規(guī)格分倉隔離儲存，儲料倉設置有防雨篷以保持集料含水量穩(wěn)定。

4.2 冷料流量標定與計算

經(jīng)實驗室充分檢驗，AC-25C型瀝青混合料目標配合比中集料組成的比例如下：規(guī)格0～5 mm占34%、5～15 mm占18%、10～20 mm占28%、10～25 mm占18%、礦粉占2%。

該型瀝青混合料采用4個冷料倉進行初級配料，為了提高混合料拌和效率及保證生產(chǎn)連續(xù)性，調(diào)節(jié)各冷料倉的出料斗門開度為最大并固定；拌和樓冷料倉供料皮帶調(diào)頻電機工作頻率范圍為0～50 Hz，選取10、25、40 Hz等3個頻率，固定5 min時間連續(xù)進料后，在各規(guī)格集料不經(jīng)加熱烘干的情況下，利用裝載機和汽車電子衡分別對各冷料倉的供料總質(zhì)量進行稱重，扣除集料含水量后計算各規(guī)格集料在不同皮帶電機頻率時的干料質(zhì)量，結(jié)果見表2，并繪制出各冷料倉電機頻率與每小時冷料流出質(zhì)量的線性關系圖（圖2）。根據(jù)兩者的線性相關圖，可以確定在設定生產(chǎn)量下，按目標配合比要求比例進行初級供料時，拌和樓各冷料倉皮帶電機的實際工作頻率。

表2 5 min內(nèi)各集料不同電機頻率時的干料質(zhì)量（t）

圖2 各冷料倉電機頻率與冷料流量線性關系

該AC-25C型瀝青混合料的礦粉摻用比例為2.0%，瀝青用量為5.0%；假定按LB3000型間歇式拌和樓額定產(chǎn)量240 t/h的80%設定拌和生產(chǎn)量，則集料理論總用量為240×80%×（1－2.0%－5.0%）=178.56 t/h；依據(jù)該型瀝青混合料目標配合比組成，1#倉0～5 mm集料所占比例為34%，則1#倉理論進料干質(zhì)量應為178.56×34%=60.71 t/h，測得集料含水率為1.0%，則1#倉的實際進料總質(zhì)量應為60.71×（1＋1.0%）=61.32 t/h，根據(jù)冷料流量標定線性相關圖推導，可以確定1#倉0～5 mm冷料皮帶電機的工作頻率應設定為44 Hz；以此類推，2#倉5～15 mm、3#倉10～20 mm、4#倉10～25 mm冷料皮帶電機的工作頻率分別設定為22、32、19 Hz進行初級供料。

4.3 熱料篩孔與比例確定

根據(jù)LB3000型間歇式拌和樓額定產(chǎn)量、熱料倉儲存能力及集料質(zhì)量狀況等因素綜合考慮，該AC-25C型瀝青混合料拌和生產(chǎn)時擬用5個熱料倉，依據(jù)本文3.2節(jié)分析并參照同類型瀝青混合料的拌和經(jīng)驗，建議在振動篩分機中設置等效篩孔尺寸為3、6、11、19、35 mm等5個振動篩網(wǎng)，分別控制各熱料倉進料比例。

按LB3000型拌和樓80%額定產(chǎn)量進行模擬拌和生產(chǎn)，操作1#、2#、3#與4#冷料倉皮帶電機分別按44、22、32、19 Hz工作頻率連續(xù)進料，控制冷料供給總量約60 t，經(jīng)過加熱烘干、除塵及振動篩分后，利用裝載機和汽車電子衡分別對1#～5#熱料倉的熱料進行準確稱重，計算各熱料的實際比例與加入礦粉后各熱料在瀝青混合料中的換算比例，結(jié)果見表3。

表3 各熱料倉集料質(zhì)量及比例

在模擬拌和生產(chǎn)過程中未出現(xiàn)篩網(wǎng)堵塞、超粒徑集料、熱料倉溢料或等料等不良問題，說明拌和樓振動分機篩網(wǎng)的等效篩孔尺寸選擇較為合理，其篩分效率可以滿足連續(xù)拌和量產(chǎn)需要。

取有代表性的各熱料倉所對應熱料進行級配篩分試驗，再根據(jù)表3中各熱料的換算比例生成混合料的合成級配曲線（圖3），將合成級配與目標級配范圍進行對比，兩者級配曲線相互匹配并符合設計要求范圍。

因此，依據(jù)冷料流量標定相關性、已設置振動篩網(wǎng)及熱料換算比例所進行的各項試驗結(jié)果，證明混合料的冷熱料供需平衡能滿足拌和生產(chǎn)要求，避免了出現(xiàn)生產(chǎn)溢料或等料問題，最終確定該AC-25C型瀝青混合料可按表3確定的熱料換算比例進行生產(chǎn)配合比拌和。

4.4 拌和生產(chǎn)過程控制

針對該AC-25C型瀝青混合料的性能特點，對拌和樓操作員和技術(shù)員進行技術(shù)交底，加強其責任心和質(zhì)量意識；在拌和生產(chǎn)過程中，要求技術(shù)員隨時掌握集料的儲備質(zhì)量情況和振動篩網(wǎng)的使用狀態(tài)，當集料質(zhì)量發(fā)生較大變異或生產(chǎn)不同類型瀝青混合料時，應及時開展冷料倉流量標定、熱集料稱重和取樣篩分等試驗工作，實現(xiàn)冷料流量動態(tài)調(diào)整，保證冷熱料供給比例均衡；要求操作員穩(wěn)定控制冷料供料電機工作頻率，不能隨意改變其工作頻率，從而避免各種原因造成的生產(chǎn)溢料或等料現(xiàn)象。

5 結(jié)語

公路路面結(jié)構(gòu)下面層AC-25C型瀝青混合料拌和生產(chǎn)實踐證明，優(yōu)選集料礦源、嚴格控制集料質(zhì)量、合理設置篩孔尺寸、強化冷料流量標定和集料級配篩分試驗，能促使瀝青混合料生產(chǎn)配合比與目標配合比相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)冷熱料在拌和過程中的供需平衡，避免拌和樓出現(xiàn)生產(chǎn)溢料或等料現(xiàn)象[1-5]，對提高瀝青混合料拌和效率及保證拌和質(zhì)量具有一定的指導意義。