公路工程烘干拌和設備應用研究

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摘要：為進一步研究烘干拌和設備在公路工程中的應用，以具體工程為例，在分析瀝青混凝土烘干拌和設備選型及除塵方式選擇的基礎上，從砂石料配料系統(tǒng)控制、烘干加熱系統(tǒng)控制、成品料提升機系統(tǒng)控制、溢料的科學控制等角度，對瀝青混凝土烘干拌和設備應用進行探討，對確保工程施工質量具有重要意義。

關鍵詞：公路工程；烘干拌和設備；瀝青混凝土

引言

在高等級公路工程施工中，瀝青混凝土拌和設備屬于關鍵性施工設備。烘干拌和設備的選用及作業(yè)系統(tǒng)的有效控制對提升混合料制作效率，確保工程施工質量，降低有害煙塵排放等具有重要作用。

1工程概況

某公路改擴建段K5+420—K10+420，全長6.046km，設計行車速度為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級配碎石基礎層+厚2.0cm熱瀝青碎石封油層+厚8cm中粒式瀝青混凝土面層”結構設計。工程施工中交叉路段多，涵洞通道對路基連片有很大的制約作用。為確保施工質量和工程進度，應先進行涵洞通道等施工，路基施工實行分段式平行作業(yè)，隨路基施工同時進行排水防護工程。

2烘干拌和設備選型及除塵方式的選擇

2.1設備選型

瀝青混凝土烘干拌和設備按規(guī)定配比，將不同粒徑骨料及各類添加料均勻摻和在一起，并以瀝青為結合料，在要求的溫度下拌和形成混合料。當前，國內(nèi)高等級公路工程施工一般選用間歇式拌和設備，其油石比和配合比均能得到準確計量，可確保瀝青混凝土路面攤鋪質量，因此，本工程選用間歇式烘干拌和設備。間歇式瀝青烘干拌和設備包括固定式、半移動式拌和場站及移動式拌和站等類型。半移動和移動式拌和站能夠迅速拆裝，穩(wěn)定性和移動性好，投產(chǎn)迅速。而固定式拌和場站一般采用模塊化結構，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站設備，在工程區(qū)整體布局的基礎上進行拌和場選址考慮，在保護環(huán)境的同時，還應注意工程區(qū)施工季節(jié)的風向，因建立在工程區(qū)的下風方向。考慮到工程施工材料的運輸，拌和場應建立在運輸條件便利的區(qū)域。此外，原材料的含水量對瀝青拌和機烘干拌和效率十分關鍵，含水率每升高1%，烘干拌和效率將降低10%[1]，所以，建立拌和場應選擇地勢高、地下水位低、干燥的環(huán)境。繪制拌和場設備安裝平面圖時，還必須考慮攪拌機運轉空間、瀝青存儲、拌和料堆放面積、泵送、裝載距離及供電線路、發(fā)電機房、供油管路等附屬設施的統(tǒng)籌布局。本工程選用的HZS50B和HZ50連續(xù)滾筒式拌和場站設備，包含骨料儲存及供應系統(tǒng)、配料裝置、輸送系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、拌和筒、除塵系統(tǒng)、儲料倉、提升機、供油管路加熱系統(tǒng)等多個組成部分（如圖1）。施工中，將瀝青送入高2.8m的瀝青罐車，拌和場站使用的熱瀝青重量為200t，共設置10口容積5m3的瀝青加熱鍋，在2.5h左右將熱瀝青加熱至150℃后投入拌和場站拌和。

2.2除塵方式的選擇

瀝青混合料在拌和過程中會產(chǎn)生大量粉塵，當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原理，其除塵設備包括多個圓錐形旋風筒，隨著煙塵和氣流進入干式除塵器，帶動旋風筒快速旋轉，粒徑≥20mm的顆粒粉塵在離心力的作用下突破旋轉力被甩出旋風筒，落至筒底后被螺旋輸送機回收。實踐證明，干式除塵方式能達到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合，粉塵在水的黏附作用下不斷與氣體分離，并達到氣體凈化的目的，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200mg/m³，在具體的工程項目中，濕式除塵通常與干式除塵結合使用，但其產(chǎn)生的含塵廢水對除塵設備本身有一定的腐蝕性，如不合理處理會引起二次污染，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℃高溫的有機纖維織物作為過濾袋，濾出空氣中的粉塵，除塵效率可達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105mg/m3[2]。

3烘干拌和設備應用的技術要點

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篩分后砂石料儲倉的平衡性，在砂石料和拌和料進入拌和設備烘干滾筒之前，必須重視拌和料的初配，根據(jù)本工程施工進度，設置四個砂石料倉及1個細砂料倉，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、電磁振動式三種。其中，電磁振動式給料器主要利用安裝在卸料槽的電磁振動器振動幅度，以及料斗閘門開合度的調(diào)整控制給料量，其體積小、安裝簡便、能耗低，但對砂料控制的準確性較差，一般僅用于碎石料給料和初配。對本工程砂石料則應通過履帶循環(huán)式給料，并充分發(fā)揮其強制給料的優(yōu)勢，為確保給料的連續(xù)和均勻，避免砂石料發(fā)生固結和堵塞出料口的情況，應在料倉外壁安裝振動器。

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，必須進行骨料反復拋散，使其充分與熱氣接觸，吸收熱量的同時蒸發(fā)掉水分，以達到烘干和達到工作溫度的目的。砂石料烘干拌和耗費熱能較大，一般采用燃油或燃煤拌和烘干設備，在降低能耗成本的同時保證烘干溫度，并盡可能用燃重油代替柴油等輕質油料，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)構成，通過干燥滾筒的勻速運轉，進入滾筒內(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)氣壓過大而導致冷骨料升起、拋下過程中產(chǎn)生的粉塵逸散，應在滾筒內(nèi)預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)良好的流動性，干燥滾筒筒體應與地面呈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，具有足夠的流動性和攤鋪的均勻性，砂石料烘干拌和過程中應加熱至160～220℃，拌和完成的混合料工作溫度應保持在140～160℃。

3.3成品料提升機系統(tǒng)控制

瀝青混合料烘干拌和設備中的成品料提升機主要具有將拌和好的成品料輸送至成品料倉存儲的作用，影響成品料提升機系統(tǒng)功能順利發(fā)揮的主要是提升斗車的運行狀態(tài)，通過控制卷揚機的正反轉運動，保證提升斗車可以勻速平穩(wěn)地上下運行，將成品料輸送至指定的卸料倉。成品料提升機系統(tǒng)運行過程中，各卸料機運行工作狀態(tài)顯示于主控界面，當系統(tǒng)檢測到滿倉時會及時發(fā)出報警信號。本公路工程拌和站采用全自動提升機系統(tǒng)模式，拌和料的裝卸、啟動、加減速、下降、清洗等過程均自動完成。

3.4溢料控制

瀝青混凝土烘干拌和設備溢料將降低拌和產(chǎn)量，引發(fā)鋪筑施工現(xiàn)場攤鋪機停機待料，礦料級配及路面攤鋪施工的壓實度、平整度等必將受到不利影響，增加拌和設備能耗，導致材料浪費，降低工效。為控制溢料，應準確選擇拌和樓篩孔尺寸，必須綜合考慮工程拌和設備熱料倉數(shù)量、容積、原料規(guī)格及混合料的類型，合理掛篩，并進行冷熱料倉的準確標定，按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTGE42—2005）進行原材料取樣，以確保目標配比用料與實際用料一致。本工程根據(jù)《瀝青路面施工技術規(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配，又能有效確保熱料倉礦料級配，達到對溢料的科學控制。為滿足施工進度的要求，將本工程拌和設備冷料倉的所有出料口均調(diào)制最大出料量，并進行料倉標定，拌和場站冷料倉轉速確定為10、30、50m/min三檔，各轉速擋冷料倉標定結果詳見表1。

4結語

瀝青混凝土烘干拌和設備的選用對減少設備故障，控制混凝土拌和料質量，保證施工質量及提升施工效率十分關鍵。為提升烘干拌和設備的應用效率，除本文論述的設備選型、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、成品料提升機系統(tǒng)控制、溢料控制等方面外，烘干拌和設備應用過程中還應注意拌和場站拌和罐體、卷揚系統(tǒng)、提升料斗、軌道支架等的維護。

參考文獻：

[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.

[2]李文亮.瀝青混合料烘干拌和設備的節(jié)能要點[J].山西交通科技，2014（2）：92-94.

[3]張曉杰.瀝青拌和站生產(chǎn)質量控制與常見故障分析[J].交通世界，2014（5）：126-128.

作者：商國強 單位：河北冀通路橋建設有限公司