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（西安航空城建設(shè)發(fā)展（集團(tuán)）有限公司 陜西西安 710089）

1 引 言

瀝青混凝土具有良好的路用性能，是國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的一種材料，但其敏感性較強(qiáng)，原材料質(zhì)量、級(jí)配、施工工藝等過(guò)程都會(huì)影響瀝青路面質(zhì)量，任一環(huán)節(jié)的缺陷都會(huì)造成路面壽命降低。因此，必須對(duì)瀝青路面施工質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，依托實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)調(diào)整工藝生產(chǎn)，保障施工質(zhì)量[1-3]。

工程實(shí)際施工過(guò)程中，拌合樓均存在不同程度的溢料或待料情況，施工單位技術(shù)人員還普遍采用人工對(duì)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、熱料倉(cāng)篩孔選擇、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)到和生產(chǎn)配合比調(diào)整過(guò)程進(jìn)行分析、計(jì)算、調(diào)整，其主要原因在于原理和技術(shù)了解深度不夠，導(dǎo)致無(wú)法優(yōu)質(zhì)、快速、高效實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。本文從級(jí)配設(shè)計(jì)和拌合樓工作機(jī)理出發(fā)，利用科學(xué)研究和工程經(jīng)驗(yàn)，基于 CARD/1開發(fā)平臺(tái)，采用 C++語(yǔ)言和EXCEL功能開發(fā)出瀝青混合料一體化自動(dòng)系統(tǒng)，有效提升施工單位的工作效率、保障了施工質(zhì)量，具有推廣應(yīng)用的意義。

2 瀝青混合料一體化自動(dòng)系統(tǒng)工作原理

2.1 目標(biāo)配合比自動(dòng)合成原理

依據(jù)原材料篩分?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)關(guān)鍵篩孔通過(guò)率采用圖解法確定各檔集料摻配比例，基于合成的級(jí)配曲線優(yōu)化調(diào)整配合比[4]，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合成目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)目的。

2.2 篩孔自動(dòng)選擇原理

基于目標(biāo)配合比，標(biāo)定完成各冷料倉(cāng)的送料速度后，按照熱料倉(cāng)來(lái)料平衡原則，振動(dòng)篩孔區(qū)間根據(jù)目標(biāo)配合比標(biāo)準(zhǔn)篩孔通過(guò)率確定，采用泰波公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸，利用振動(dòng)篩篩孔與標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的線性關(guān)系反推振動(dòng)篩篩孔尺寸[5-6]，實(shí)現(xiàn)拌合樓篩孔自動(dòng)選擇。

2.3 生產(chǎn)配合比自動(dòng)合成原理

結(jié)合數(shù)解法和圖解法，基于熱料篩分?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)控制關(guān)鍵篩孔通過(guò)量，運(yùn)用矩陣方程反推各熱料倉(cāng)的摻入占比，再優(yōu)化調(diào)整合成級(jí)配[4]，最終自動(dòng)合成生產(chǎn)配合比。

2.4 快速調(diào)整生產(chǎn)配合比原理

依據(jù)集料進(jìn)出平衡原理[7]，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)預(yù)估生產(chǎn)配合比，判斷集料的穩(wěn)定性及出現(xiàn)溢料或等料的情況，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整生產(chǎn)配合比。

3 瀝青混合料一體化自動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)

3.1 目標(biāo)配合比自動(dòng)合成模塊

模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)從原材料篩分到合成級(jí)配的全過(guò)程自動(dòng)化，包括篩分?jǐn)?shù)據(jù)的自動(dòng)計(jì)算和級(jí)配曲線的合成與優(yōu)化兩個(gè)部分。基于各檔原材料試驗(yàn)室篩分?jǐn)?shù)據(jù)，輸入模塊相應(yīng)界面錄入框，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入后臺(tái)自動(dòng)計(jì)算，最終反饋滿足試驗(yàn)規(guī)程要求的集料篩分?jǐn)?shù)據(jù)表格。將規(guī)范和設(shè)計(jì)文件要求的級(jí)配上下限值等相關(guān)數(shù)據(jù)錄入對(duì)應(yīng)界面，在反饋的界面錄入篩分?jǐn)?shù)據(jù)和調(diào)整摻配比例進(jìn)行自動(dòng)試算，實(shí)現(xiàn)合成和優(yōu)化功能。

3.2 拌合樓篩孔自動(dòng)選擇模塊

模塊通過(guò)錄入混合料熱料倉(cāng)數(shù)量、集料最大粒徑和熱料倉(cāng)提供的重量比，基于振動(dòng)篩孔設(shè)置原理由程序進(jìn)行相應(yīng)處理，并將運(yùn)算數(shù)據(jù)傳導(dǎo)至顯示界面。

3.3 生產(chǎn)配合比自動(dòng)合成模塊

模塊主要功能是實(shí)現(xiàn)從熱集料篩分到合成級(jí)配的全過(guò)程的自動(dòng)化，包括熱集料篩分?jǐn)?shù)據(jù)的自動(dòng)計(jì)算和級(jí)配曲線的合成與優(yōu)化兩個(gè)部分。基于各檔熱集料試驗(yàn)室篩分?jǐn)?shù)據(jù)，輸入模塊相應(yīng)界面錄入框，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入后臺(tái)自動(dòng)計(jì)算，最終反饋滿足試驗(yàn)規(guī)程要求的熱集料篩分?jǐn)?shù)據(jù)表格。將規(guī)范和設(shè)計(jì)文件要求級(jí)配上下限值等相關(guān)數(shù)據(jù)錄入對(duì)應(yīng)界面，在反饋的界面錄入篩分?jǐn)?shù)據(jù)和調(diào)整摻配比例進(jìn)行自動(dòng)試算，實(shí)現(xiàn)合成和優(yōu)化功能。

3.4 快速調(diào)整生產(chǎn)配合比模塊

模塊重在化解混合料生產(chǎn)穩(wěn)定性問題，預(yù)防等料、溢料情況發(fā)生，通過(guò)在快速調(diào)整界面錄入生產(chǎn)配合比及走料數(shù)據(jù)并導(dǎo)入后臺(tái)運(yùn)算，判斷生產(chǎn)配合比穩(wěn)定性。

4 工程應(yīng)用與評(píng)價(jià)

本文依托烏蘇至賽里木湖高速公路托托拌合站瀝青上面層 AC-16C生產(chǎn)、施工全過(guò)程開展一體化自動(dòng)系統(tǒng)性能的工程應(yīng)用與評(píng)價(jià)。

4.1 目標(biāo)、生產(chǎn)配合比檢驗(yàn)

按照試驗(yàn)室確定的瀝青最佳用量，應(yīng)用一體化自動(dòng)系統(tǒng)得到的目標(biāo)、生產(chǎn)配合比，制備馬歇爾、車轍試件并進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，目標(biāo)、生產(chǎn)配合比的設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到了烏蘇至賽里木湖高速公路設(shè)計(jì)文件和技術(shù)規(guī)范對(duì)水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性的要求。具體試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

路面試驗(yàn)段為樁號(hào)K329+200～K329+500段左幅道路，路面厚度4cm，施工時(shí)大氣溫度約22℃，下臥層表面溫度約20℃。對(duì)道路實(shí)體進(jìn)行了壓實(shí)度、滲水性檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)表明一體化自動(dòng)系統(tǒng)確定的生產(chǎn)配比生產(chǎn)的混合料能滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。具體檢測(cè)結(jié)果見表3、表4。

表1 馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 車轍試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 壓實(shí)度檢測(cè)數(shù)據(jù)(按最大理論相對(duì)密度計(jì)算)

表4 滲水系數(shù)檢測(cè)數(shù)據(jù)

4.3 生產(chǎn)配合比快速調(diào)整的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)

通過(guò)標(biāo)定拌合樓冷料倉(cāng)傳輸速率，利用三次走料數(shù)據(jù)錄入快速調(diào)整模塊進(jìn)行判斷，反饋結(jié)果顯示，本次生產(chǎn)的混合料穩(wěn)定，施工質(zhì)量可以得到保障，并且判斷結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)情況符合。具體判斷過(guò)程見圖1、圖2。

5 結(jié) 論

工程實(shí)例應(yīng)用表明瀝青混合料一體化自動(dòng)系統(tǒng)原理正確，程序運(yùn)行穩(wěn)定，可以快捷、準(zhǔn)確的獲得目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、拌合樓篩孔設(shè)置、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)穩(wěn)定性快速判斷和調(diào)整，施工單位可以高效、優(yōu)質(zhì)完成瀝青混合料生產(chǎn)、施工全過(guò)程質(zhì)量管控，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益得到有效提升，瀝青混合料一體化自動(dòng)系統(tǒng)具有在連續(xù)性密級(jí)配瀝青混合料設(shè)計(jì)、生產(chǎn)進(jìn)行推廣應(yīng)用價(jià)值。

圖1 快速調(diào)整錄入界面

圖2 快速調(diào)整判斷反饋界面