瀝青混凝土攪拌站配篩技術(shù)的探討

    摘　要　瀝青混凝土攪拌站在實(shí)際生產(chǎn)中，常常在因配篩不合理，導(dǎo)致生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)難以滿足質(zhì)量和產(chǎn)量兼顧的要求，從而使生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于瀝青混凝土攪拌站的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，結(jié)合廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司京珠高速北興瀝青混凝土攪拌廠的生產(chǎn)實(shí)踐，進(jìn)行瀝青混凝土攪拌站配篩技術(shù)的探討。

    關(guān)鍵詞　瀝青混凝土攪拌站　配篩技術(shù)　探討

    瀝青路面具有行車舒適、噪聲低、養(yǎng)護(hù)方便、易于回收利用等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外公路和城市道路中，作為高級(jí)路面的主要結(jié)構(gòu)類型而廣泛應(yīng)用，隨著公路建設(shè)的發(fā)展，對(duì)瀝青路面的質(zhì)量也提出了更高的要求。而作為生產(chǎn)瀝青混合料的瀝青混凝土攪拌站，其有效生產(chǎn)能力和質(zhì)量，成為許多施工企業(yè)能否按時(shí)、優(yōu)質(zhì)、高速、低耗完成瀝青路面工程的重要保證，而瀝青混凝土攪拌站配篩是否合理，直接影響著生產(chǎn)配合比及瀝青混凝土攪拌站的產(chǎn)量和瀝青混合料的質(zhì)量，因此本文對(duì)瀝青混凝土攪拌站配篩的技術(shù)方法作簡(jiǎn)要介紹和探討。

    1 　配篩技術(shù)方法

    瀝青混凝土攪拌站的對(duì)骨熱二次篩分的方式不同分為層層篩分和階梯篩分2 種，層層篩分與做篩分試驗(yàn)情況類似，是大的骨料先篩出來(lái)進(jìn)入熱料倉(cāng)，而階梯篩分是小的骨料先篩出來(lái)進(jìn)入熱料倉(cāng)，但是配置一套篩在安裝時(shí)都有1 個(gè)傾角。瀝青混凝土攪拌站的配篩主要是設(shè)計(jì)各層篩網(wǎng)的篩孔尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮安裝時(shí)的傾角外，還要綜合考慮以下幾個(gè)方面：

    (1) 明確其生產(chǎn)瀝青混合料的類型，滿足該瀝青混合料最大料徑的要求；

    (2) 各熱料倉(cāng)分配盡量均衡，以縮短出料時(shí)間，盡量減少溢料；

    (3) 盡量減少換篩次數(shù)，以便少占施工時(shí)間；

    (4) 能在生產(chǎn)過(guò)程中材料有些變化時(shí)，易于控制級(jí)配線右段，對(duì)最小篩板篩孔尺寸和次小篩板篩孔尺寸應(yīng)精心設(shè)計(jì)。

    瀝青混凝土攪拌站通常設(shè)有4個(gè)熱料倉(cāng)或5個(gè)熱料倉(cāng)，當(dāng)有些瀝青攪拌站既可以設(shè)計(jì)成5 個(gè)熱料倉(cāng)也可以設(shè)計(jì)成4 個(gè)熱料倉(cāng)時(shí)，盡量將其設(shè)計(jì)成4個(gè)熱料倉(cāng)，減少1 層篩板時(shí)可以加快2 次篩分的時(shí)間，對(duì)產(chǎn)量有利，但從控制級(jí)配曲線來(lái)說(shuō)不是很有利，不過(guò)可以對(duì)最小篩孔和次小篩孔精心設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ)。對(duì)篩板設(shè)計(jì)的步驟如下：

    (1) 孔徑最大篩板的孔徑尺寸確定

    不同類型的瀝青混合料礦料級(jí)配最大粒徑尺寸規(guī)范要求是不同的，如AC - 25I 對(duì)最大粒徑的要求為31. 5mm ，AC - 20I 對(duì)最大粒徑的要求為26. 5mm ，

表1 　最大篩孔尺寸參照表

     AK- 16A 對(duì)最大粒徑的要求為19mm ，為了滿足規(guī)范對(duì)最大粒徑的要求，以規(guī)范要求水平篩孔通過(guò)率在100 %對(duì)應(yīng)的最小篩孔尺寸為基礎(chǔ)，根據(jù)篩板安裝的傾角，計(jì)算孔徑最大篩板的孔徑尺寸(式1) 。

    Smax = [XPcos (a) ] + 1 (1)

    式中Smax ———孔徑最大篩板的孔徑尺寸；

    X———規(guī)范要求篩孔通過(guò)率在100 %對(duì)應(yīng)的最小標(biāo)準(zhǔn)方孔篩尺寸；

    a ———瀝青混凝土攪拌站篩板安裝傾角。

    若隨機(jī)取骨料做篩分試驗(yàn)，沒(méi)有出現(xiàn)或極少出現(xiàn)超規(guī)范最大料徑要求的骨料，孔徑最大篩板的孔徑尺寸可以適當(dāng)放寬，適當(dāng)放寬可以加快拌和機(jī)二次篩分的速度，其尺寸的確定可以根據(jù)實(shí)際情況參照《公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTJ032 - 94》附表7. 4. 6 ，具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

    (2) 孔徑最小和次小篩板的孔徑尺寸確定

    研究表明：級(jí)配線的位置同瀝青混合料的最佳油石比及空隙率有著密切的關(guān)系，級(jí)配線的右段(以4.75mm篩孔為界，我們將級(jí)配線大于4. 75mm篩孔部分稱之為左段，小于4. 75mm 篩孔部分稱之為右段) 位置從上向下移動(dòng)時(shí)，滿足馬歇爾各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的最佳油石比從小到大的變化。同樣地，空隙率也從小到大變化，然而級(jí)配線左段位置變化，對(duì)最佳油石比和空隙率不存在這樣明顯的有規(guī)律的影響。因此在配篩、配合比設(shè)計(jì)與生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡力控制級(jí)配線右段(主要是4.75mm、2.36mm、0.075mm這些篩孔) 與目標(biāo)配合比一致，而左段可由備料情況而定，不可反其道而行之，要達(dá)到容易控制級(jí)配線右段的曲線走向，孔徑最小和次小篩板的尺寸是否合理是前提，因此在選擇孔徑最小和次小篩板的尺寸時(shí)，要使2#熱料倉(cāng)的料在2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm 這些篩上的通過(guò)量不至太少，從而使2#熱料倉(cāng)的料在控制細(xì)集料級(jí)配中發(fā)揮作用，否則，細(xì)集料級(jí)配僅由1#熱料倉(cāng)的料和填料來(lái)控制，這樣就很難控制細(xì)集料級(jí)配達(dá)到滿意狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，孔徑最小篩板的尺寸應(yīng)為2.0mm 或2.5mm(對(duì)中、下面層也可放寬至3.0) ，同時(shí)，次小篩孔不宜大于7mm ，而應(yīng)為6.0mm或5.0mm。

    (3) 其余孔徑篩板的孔徑尺寸確定

    對(duì)中間一層或二層篩板的設(shè)計(jì)主要以熱料倉(cāng)分配盡量均衡為原則，參照以往其它工地配篩的情況，結(jié)合所備料的實(shí)際情況，即各種規(guī)格骨料的篩分?jǐn)?shù)據(jù)，采用“假定篩板尺寸模擬驗(yàn)算法”進(jìn)行尺寸初步設(shè)計(jì)與驗(yàn)算。經(jīng)過(guò)假定初步設(shè)計(jì)出來(lái)的篩孔尺寸通過(guò)式(2) ，消除其傾角的影響，然后按換算后的篩孔子尺寸模擬室內(nèi)篩分試驗(yàn)，運(yùn)用內(nèi)插法計(jì)算換算后的篩孔通過(guò)率及篩余量，然后對(duì)這一層或二層篩所影響的熱料倉(cāng)進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析，以各個(gè)熱料倉(cāng)產(chǎn)量是否基本均衡為原則來(lái)判斷這一層或二層篩假定尺寸的合理性。

　　　　 X = S_i ×cos (a)    (2)

    式中　S_i ———篩板的初步設(shè)計(jì)尺寸；

             X———換算后篩板的初步設(shè)計(jì)尺寸；

　　　    a ———瀝青混凝土攪拌站篩板安裝傾角。

表2 　上面層AK- 16A原材料篩分?jǐn)?shù)據(jù)與目標(biāo)配合比

    2 　運(yùn)用實(shí)例

    由廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司第三分公司承建的京珠高速公路粵境南段(大鎮(zhèn)至廣州) 第31標(biāo)路面工程。全長(zhǎng)36.3 km。路面結(jié)構(gòu)瀝青面層是由6cmAC - 25I 粗粒式下面層，6cmAC-20I 中粒式中面層和4cmAK- 16A 抗滑表層組成，由于線長(zhǎng)、量大、工期緊，我司購(gòu)買了美國(guó)進(jìn)口的ASTEC 間歇式瀝青攪拌站TS - 50拌和瀝青混合料，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為360tPh ，篩板的安裝傾角14°。所用到的材料(瀝青除外) 有1～3cm 、1～2cm碎石，0.5～1cm 碎石，石屑、砂、礦粉、水泥共7種，其中礦粉和水泥不經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩，下面以生產(chǎn)AK-16A瀝青混合料為例，進(jìn)行篩板設(shè)計(jì)，具體所需篩板設(shè)計(jì)的相關(guān)資料如表2。

    設(shè)計(jì)步驟如下：

    (1) 確定孔徑最大篩板的尺寸

Smax= [XPcos (a)]+1=[19Pcos(14℃)]+1 =20mm。

    根據(jù)式(1) 計(jì)算可知孔徑最大篩板可設(shè)計(jì)為20mm，結(jié)合實(shí)際備料情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)取骨料做篩分試驗(yàn)，極少出現(xiàn)超規(guī)范最大料徑要求的骨料，因此將最大篩板孔徑設(shè)計(jì)尺寸參照表1 放寬至22mm。

    (2) 確定孔徑最小和次小篩板的孔徑尺寸

    孔徑最小的篩板孔徑尺寸設(shè)計(jì)為2.5mm；孔徑小的篩板孔徑尺寸設(shè)計(jì)為5.0 mm。

    (3) 確定其余孔徑篩板的孔徑尺寸

    ASTEC 間歇式瀝青攪拌站TS-50既可以設(shè)計(jì)成5個(gè)熱料倉(cāng)也可以設(shè)計(jì)成4個(gè)熱料倉(cāng)時(shí)，考慮其產(chǎn)量將該攪拌站設(shè)計(jì)成4個(gè)熱料倉(cāng)，參照以往工地配篩的情況，假定中間篩孔的尺寸為15mm，當(dāng)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)時(shí)也可以取孔徑次小和最大篩板的平均值進(jìn)行假定。

    (4) 模擬驗(yàn)算

    ①初步設(shè)計(jì)出一套篩板尺寸依次為22mm、15mm、5mm、2.5mm。

    ②通過(guò)式(2)換算后的篩孔尺寸依次為21.4mm、14.6mm、4.85mm、2.43 mm。

    ③運(yùn)用內(nèi)插法計(jì)算換算后的原材料篩孔通過(guò)率和合成級(jí)配其結(jié)果如表3。

    ④將表3中的通過(guò)量換算成篩余量，然后累加即為各個(gè)熱料倉(cāng)的產(chǎn)量比例。其結(jié)果如表4。

    顯然，從表中數(shù)據(jù)可以分析出4#熱料倉(cāng)和3#熱料倉(cāng)不符合各個(gè)料倉(cāng)分配盡量均衡的原則，15mm的篩孔尺寸假定太大，要增加4#熱料倉(cāng)的產(chǎn)量和減少3#倉(cāng)的產(chǎn)量，因此應(yīng)將15mm 的篩改為孔徑較小的篩，重新進(jìn)行假定與驗(yàn)算。

    ⑤將孔徑為15mm的篩改為11mm ，按上述步驟重新進(jìn)行模擬與驗(yàn)算，其驗(yàn)算后結(jié)果如表5。

表3 　內(nèi)插法計(jì)算換算后的原材料篩孔通過(guò)率和合成級(jí)配

表4 　初步進(jìn)行模擬與驗(yàn)算各個(gè)熱料倉(cāng)的產(chǎn)量比例計(jì)算結(jié)果

表5 　重新進(jìn)行模擬與驗(yàn)算后各個(gè)熱料倉(cāng)的產(chǎn)量比例計(jì)算結(jié)果

表6 　上面層AK- 16A熱料倉(cāng)篩分?jǐn)?shù)據(jù)與生產(chǎn)配合比

    顯然，從表中數(shù)據(jù)可以分析出4#熱料倉(cāng)和3#熱料倉(cāng)基本符合各個(gè)料倉(cāng)分配盡量均衡的原則，因此孔徑為11mm 的篩設(shè)計(jì)是合理的。

    ⑥實(shí)施效果ASTEC間歇式瀝青攪拌站TS-50配置22mm、11mm、5mm、2. 5 mm一組篩(方孔篩)，取熱料倉(cāng)骨料篩分進(jìn)行生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，并與目標(biāo)配合比的合成級(jí)配進(jìn)行比較，其詳細(xì)資料如表6。

    從表中的數(shù)據(jù)可以得出，各個(gè)熱料倉(cāng)的用量比例與表5中各熱料倉(cāng)的產(chǎn)量比例基本一致，生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)級(jí)配線右段基本與原設(shè)計(jì)配比一致，在實(shí)際生產(chǎn)AK-16A 瀝青混合料時(shí)，產(chǎn)量能達(dá)到300tPh以上，沒(méi)有出現(xiàn)溢料和等料現(xiàn)象，其混合料質(zhì)量滿足技術(shù)規(guī)范要求。

    4 　結(jié)束語(yǔ)

    瀝青混凝土攪拌站在實(shí)際生產(chǎn)中，常常在因配篩不合理，導(dǎo)致生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)難以滿足質(zhì)量和產(chǎn)量兼顧的要求，從而使生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于瀝青混凝土攪拌站的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。本文通過(guò)對(duì)瀝青混凝土攪拌站配篩與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)的相互影響，提出了配篩的技術(shù)方法:

    (1)即孔徑最大篩板尺寸根據(jù)規(guī)范對(duì)最大粒徑的要求確定；

    (2)孔徑最小和次小篩板的尺寸從達(dá)到容易控制級(jí)配線右段走向的要求進(jìn)行確定；

    (3)其余孔徑篩板的尺寸采用“假定篩板尺寸模擬驗(yàn)算法”及滿足基本符合各個(gè)料倉(cāng)分配盡量均衡的原則來(lái)確定。

    按此技術(shù)方法進(jìn)行配篩，從實(shí)施效果來(lái)看，表明該配篩的技術(shù)方法對(duì)針對(duì)不同的原材料生產(chǎn)不同的瀝青混合料類型設(shè)計(jì)出來(lái)的瀝青混凝土攪拌站的篩板尺寸能同時(shí)滿足產(chǎn)量和質(zhì)量的要求。

    參考文獻(xiàn)

    1公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ032-94)22。