瀝青混凝土攪拌站配篩技術的探討

    摘　要　瀝青混凝土攪拌站在實際生產(chǎn)中，常常在因配篩不合理，導致生產(chǎn)配合比設計難以滿足質(zhì)量和產(chǎn)量兼顧的要求，從而使生產(chǎn)能力遠遠低于瀝青混凝土攪拌站的設計生產(chǎn)能力，結合廣東省長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)實踐，進行瀝青混凝土攪拌站配篩技術的探討。

    關鍵詞　瀝青混凝土攪拌站　配篩技術　探討

    瀝青路面具有行車舒適、噪聲低、養(yǎng)護方便、易于回收利用等優(yōu)點，在國內(nèi)外公路和城市道路中，作為高級路面的主要結構類型而廣泛應用，隨著公路建設的發(fā)展，對瀝青路面的質(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、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，因此本文對瀝青混凝土攪拌站配篩的技術方法作簡要介紹和探討。

    1 　配篩技術方法

    瀝青混凝土攪拌站的對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情況類似，是大的骨料先篩出來進入熱料倉，而階梯篩分是小的骨料先篩出來進入熱料倉，但是配置一套篩在安裝時都有1 個傾角。瀝青混凝土攪拌站的配篩主要是設計各層篩網(wǎng)的篩孔尺寸，設計時除了考慮安裝時的傾角外，還要綜合考慮以下幾個方面：

    (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) 各熱料倉分配盡量均衡，以縮短出料時間，盡量減少溢料；

    (3) 盡量減少換篩次數(shù)，以便少占施工時間；

    (4) 能在生產(chǎn)過程中材料有些變化時，易于控制級配線右段，對最小篩板篩孔尺寸和次小篩板篩孔尺寸應精心設計。

    瀝青混凝土攪拌站通常設有4個熱料倉或5個熱料倉，當有些瀝青攪拌站既可以設計成5 個熱料倉也可以設計成4 個熱料倉時，盡量將其設計成4個熱料倉，減少1 層篩板時可以加快2 次篩分的時間，對產(chǎn)量有利，但從控制級配曲線來說不是很有利，不過可以對最小篩孔和次小篩孔精心設計來彌補。對篩板設計的步驟如下：

    (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配最大粒徑尺寸規(guī)范要求是不同的，如AC - 25I 對最大粒徑的要求為31. 5mm ，AC - 20I 對最大粒徑的要求為26. 5mm ，

表1 　最大篩孔尺寸參照表

     AK- 16A 對最大粒徑的要求為19mm ，為了滿足規(guī)范對最大粒徑的要求，以規(guī)范要求水平篩孔通過率在100 %對應的最小篩孔尺寸為基礎，根據(jù)篩板安裝的傾角，計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)范要求篩孔通過率在100 %對應的最小標準方孔篩尺寸；

    a ———瀝青混凝土攪拌站篩板安裝傾角。

    若隨機取骨料做篩分試驗，沒有出現(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放寬，適當放寬可以加快拌和機二次篩分的速度，其尺寸的確定可以根據(jù)實際情況參照《公路工程瀝青路面施工技術規(guī)范JTJ032 - 94》附表7. 4. 6 ，具體內(nèi)容見表1。

    (2) 孔徑最小和次小篩板的孔徑尺寸確定

    研究表明：級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系，級配線的右段(以4.75mm篩孔為界，我們將級配線大于4. 75mm篩孔部分稱之為左段，小于4. 75mm 篩孔部分稱之為右段) 位置從上向下移動時，滿足馬歇爾各項技術指標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，然而級配線左段位置變化，對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、配合比設計與生產(chǎn)時應盡力控制級配線右段(主要是4.75mm、2.36mm、0.075mm這些篩孔) 與目標配合比一致，而左段可由備料情況而定，不可反其道而行之，要達到容易控制級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，要使2#熱料倉的料在2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm 這些篩上的通過量不至太少，從而使2#熱料倉的料在控制細集料級配中發(fā)揮作用，否則，細集料級配僅由1#熱料倉的料和填料來控制，這樣就很難控制細集料級配達到滿意狀態(tài)。一般來說，孔徑最小篩板的尺寸應為2.0mm 或2.5mm(對中、下面層也可放寬至3.0) ，同時，次小篩孔不宜大于7mm ，而應為6.0mm或5.0mm。

    (3) 其余孔徑篩板的孔徑尺寸確定

    對中間一層或二層篩板的設計主要以熱料倉分配盡量均衡為原則，參照以往其它工地配篩的情況，結合所備料的實際情況，即各種規(guī)格骨料的篩分數(shù)據(jù)，采用“假定篩板尺寸模擬驗算法”進行尺寸初步設計與驗算。經(jīng)過假定初步設計出來的篩孔尺寸通過式(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，運用內(nèi)插法計算換算后的篩孔通過率及篩余量，然后對這一層或二層篩所影響的熱料倉進行產(chǎn)量統(tǒng)計分析，以各個熱料倉產(chǎn)量是否基本均衡為原則來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 ———篩板的初步設計尺寸；

             X———換算后篩板的初步設計尺寸；

　　　    a ———瀝青混凝土攪拌站篩板安裝傾角。

表2 　上面層AK- 16A原材料篩分數(shù)據(jù)與目標配合比

    2 　運用實例

    由廣東省長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標路面工程。全長36.3 km。路面結構瀝青面層是由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、量大、工期緊，我司購買了美國進口的ASTEC 間歇式瀝青攪拌站TS - 50拌和瀝青混合料，設計生產(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)過振動篩，下面以生產(chǎn)AK-16A瀝青混合料為例，進行篩板設計，具體所需篩板設計的相關資料如表2。

    設計步驟如下：

    (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) 計算可知孔徑最大篩板可設計為20mm，結合實際備料情況，經(jīng)現(xiàn)場隨機取骨料做篩分試驗，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計尺寸參照表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計為2.5mm；孔徑小的篩板孔徑尺寸設計為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既可以設計成5個熱料倉也可以設計成4個熱料倉時，考慮其產(chǎn)量將該攪拌站設計成4個熱料倉，參照以往工地配篩的情況，假定中間篩孔的尺寸為15mm，當沒有經(jīng)驗時也可以取孔徑次小和最大篩板的平均值進行假定。

    (4) 模擬驗算

    ①初步設計出一套篩板尺寸依次為22mm、15mm、5mm、2.5mm。

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

    ③運用內(nèi)插法計算換算后的原材料篩孔通過率和合成級配其結果如表3。

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

    顯然，從表中數(shù)據(jù)可以分析出4#熱料倉和3#熱料倉不符合各個料倉分配盡量均衡的原則，15mm的篩孔尺寸假定太大，要增加4#熱料倉的產(chǎn)量和減少3#倉的產(chǎn)量，因此應將15mm 的篩改為孔徑較小的篩，重新進行假定與驗算。

    ⑤將孔徑為15mm的篩改為11mm ，按上述步驟重新進行模擬與驗算，其驗算后結果如表5。

表3 　內(nèi)插法計算換算后的原材料篩孔通過率和合成級配

表4 　初步進行模擬與驗算各個熱料倉的產(chǎn)量比例計算結果

表5 　重新進行模擬與驗算后各個熱料倉的產(chǎn)量比例計算結果

表6 　上面層AK- 16A熱料倉篩分數(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#熱料倉和3#熱料倉基本符合各個料倉分配盡量均衡的原則，因此孔徑為11mm 的篩設計是合理的。

    ⑥實施效果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)，取熱料倉骨料篩分進行生產(chǎn)配合比設計，并與目標配合比的合成級配進行比較，其詳細資料如表6。

    從表中的數(shù)據(jù)可以得出，各個熱料倉的用量比例與表5中各熱料倉的產(chǎn)量比例基本一致，生產(chǎn)配合比設計時級配線右段基本與原設計配比一致，在實際生產(chǎn)AK-16A 瀝青混合料時，產(chǎn)量能達到300tPh以上，沒有出現(xiàn)溢料和等料現(xiàn)象，其混合料質(zhì)量滿足技術規(guī)范要求。

    4 　結束語

    瀝青混凝土攪拌站在實際生產(chǎn)中，常常在因配篩不合理，導致生產(chǎn)配合比設計難以滿足質(zhì)量和產(chǎn)量兼顧的要求，從而使生產(chǎn)能力遠遠低于瀝青混凝土攪拌站的設計生產(chǎn)能力。本文通過對瀝青混凝土攪拌站配篩與生產(chǎn)配合比設計的相互影響，提出了配篩的技術方法:

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

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

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

    按此技術方法進行配篩，從實施效果來看，表明該配篩的技術方法對針對不同的原材料生產(chǎn)不同的瀝青混合料類型設計出來的瀝青混凝土攪拌站的篩板尺寸能同時滿足產(chǎn)量和質(zhì)量的要求。

    參考文獻

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