瀝青混合料拌與設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制研究(doc 12頁(yè)).doc

瀝青混合料拌和設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制的研究廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司第三分公司 曾利文 徐永鋼摘 要不同型號(hào)瀝青混合料拌和設(shè)備生產(chǎn)同一級(jí)配瀝青混合料及同一型號(hào)瀝青混合料拌和設(shè)備 生產(chǎn)不同級(jí)配瀝青混合料的質(zhì)量穩(wěn)定性控制是長(zhǎng)期困擾高速公路施工質(zhì)量穩(wěn)定的一道難關(guān)。 針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司的技術(shù)人員進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的研究。本文根 據(jù)LBA3000 及ASTEC-50兩種型號(hào)瀝青混合料拌和設(shè)備的性能及結(jié)構(gòu)差異性，從瀝青混合料 拌和冷料控制、熱料控制、攪拌控制等角度論述了不同型號(hào)瀝青混合料拌和設(shè)備在質(zhì)量控 制過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞 瀝青混合料 生產(chǎn)過(guò)程 質(zhì)量控制 研究1 前言 瀝青路面的質(zhì)量與瀝青混合料的質(zhì)量是直接相關(guān)的，而瀝青混合料質(zhì)量與瀝青混合料拌和設(shè)備 (以下簡(jiǎn)稱瀝青拌和設(shè)備)的質(zhì)量控制是緊密相關(guān)的。長(zhǎng)期以來(lái)不同型號(hào)瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)同一級(jí)配瀝青 混合料及同一型號(hào)瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)不同級(jí)配混合料的質(zhì)量穩(wěn)定性控制是困擾高速公路施工質(zhì)量的一 道世界性難題。 瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量控制從流程上可分為：瀝青拌和設(shè)備冷料控制，熱料控制，攪拌控 制。本文以LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備為例，對(duì)瀝青混合料生產(chǎn)各個(gè)流程進(jìn)行分析探討。 2 冷料控制 2.1冷料控制的基本過(guò)程 LBA3000型及ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備冷料控制裝置均由冷料倉(cāng)、冷料倉(cāng)集料皮帶、冷料輸 送平皮帶、冷料輸送斜皮帶等組成。工作時(shí)由安裝在冷料倉(cāng)下方的冷料倉(cāng)集料皮帶按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速把 冷料按照目標(biāo)配合比輸送到冷料輸送平皮帶，再經(jīng)過(guò)冷料輸送斜皮帶輸送到滾筒中進(jìn)行加熱。 2.2冷料控制相關(guān)參數(shù)的確定 為了原材料達(dá)到目標(biāo)配合比要求，冷料控制系統(tǒng)參數(shù)的確定非常重要。冷料倉(cāng)的參數(shù)確定主要是要做好各個(gè)冷料倉(cāng)的集料流量測(cè)定工作，繪制每個(gè) 冷料倉(cāng)集料電機(jī)分速度集料流量曲線。其步驟如下： (1)各冷料倉(cāng)小皮帶的轉(zhuǎn)速測(cè)定。用秒表實(shí)測(cè)各個(gè)冷料倉(cāng)在相同分速度(集料電機(jī)轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速)V i(最大分速度的100% 、90%、80%、70%和60%)下轉(zhuǎn)一周長(zhǎng)度L所耗用的時(shí)間t，通過(guò)下面的公式 Li=L/t得出單位時(shí)間(h)各小皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)長(zhǎng)度L i(m/h)。 (2)開(kāi)啟并固定各冷料倉(cāng)門，測(cè)量冷料倉(cāng)集料料流斷面面積A i。在實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，集料料流斷面面積Ai 的大小與冷料倉(cāng)的開(kāi)啟程度有關(guān)外，還與集料的粒徑及含水量有關(guān)。這是由于集料料徑的不同， 壓縮冷料倉(cāng)倉(cāng)門的開(kāi)啟程度不同。所以應(yīng)分別測(cè)定不同集料的料流斷面面積A i。含水量對(duì)料流的影響也較大。當(dāng)含水量增大，A i相應(yīng)的減少，這種關(guān)系在細(xì)集料中更明顯。 (3)測(cè)量計(jì)算各種集料的松方容重Ri 。至此，可以通過(guò)如下公式Qi= LiAiR i得到單位時(shí)間各集料的流量Qi 。 根據(jù)冷料倉(cāng)在不同的集料分速度下得到的不同的集料流量值繪制集料分速度集料流量 曲線(見(jiàn)圖1)。 圖1 集料分速度集料流量曲線 (4)對(duì)應(yīng)生產(chǎn)中實(shí)際使用的目標(biāo)配合比，通過(guò)集料分速度集料流量曲線，反算得到滿足目標(biāo)配 合比的冷料倉(cāng)集料分速度(0%-100%)。這樣得到的分速度比較嚴(yán)格的和目標(biāo)配合比吻合。 由于原材料存在變異，在變異較大時(shí)應(yīng)重新篩分原材料。根據(jù)篩分結(jié)果和級(jí)配線反算出各種集料 的比例，同時(shí)重新做各集料的料流流量實(shí)驗(yàn)，得到新的冷料參數(shù)。3 熱料控制 在瀝青拌和設(shè)備的生產(chǎn)中，產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本主要決定于熱料控制。我們從以下幾 個(gè)方面進(jìn)行熱料系統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)量的控制。 3.1熱料溫度的控制 瀝青混合料的拌和要求在一個(gè)特定的溫度環(huán)境下進(jìn)行，相對(duì)于不同的混合料級(jí)配、不同的原材料 (如不同的瀝青)對(duì)拌和溫度范圍要求不同。要滿足施工工藝的要求，瀝青拌和設(shè)備必須具備穩(wěn)定而準(zhǔn) 確的溫度控制系統(tǒng)。 LBA3000型及ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備的溫度控制原理是一致的(見(jiàn)圖2)。 圖2 溫度控制流程 經(jīng)過(guò)加熱的骨料進(jìn)入熱料提升機(jī)之前，瀝青拌和設(shè)備通過(guò)溫度傳感器收集信息，通過(guò)A/D轉(zhuǎn) 換，數(shù)據(jù)送到溫度調(diào)節(jié)控制器(PLC)，PLC經(jīng)過(guò)比較模塊等進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)出指令給調(diào)節(jié)模塊和執(zhí)行 電機(jī)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。不同品牌的瀝青拌和設(shè)備使用的溫度傳感器有所不同，如LBA3000型瀝青拌 和設(shè)備采用紅外線溫度傳感器而ASTEC TS-50 型瀝青拌和設(shè)備采用熱電偶溫度傳感器。紅外線傳感器對(duì)溫度變化反應(yīng)較熱電偶傳感器快，所以在 實(shí)際的生產(chǎn)中，我們對(duì)于不同的傳感器要選擇不同的傳感器反應(yīng)快慢的系數(shù)（傳感器參數(shù)設(shè)定）。 對(duì)于LBA3000型瀝青拌和設(shè)備，我們選擇較快的反應(yīng)系數(shù)來(lái)適應(yīng)紅外線傳感器的較快的反應(yīng)速度； 對(duì)于ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備，我們選擇較慢的反應(yīng)系數(shù)來(lái)適應(yīng)熱電偶傳感器。合適的反應(yīng)系數(shù) 的確定，有利于兩種不同型號(hào)瀝青拌和設(shè)備出料時(shí)保持溫度的穩(wěn)定性。 3.2振動(dòng)篩的選擇 振動(dòng)篩是瀝青混合料拌制過(guò)程中一個(gè)重要的裝置，瀝青混合料能否達(dá)到設(shè)計(jì)級(jí)配曲線的要求，很 大程度上決定于振動(dòng)篩的篩分水平?？刂坪煤Y分過(guò)程，一般要做好以下幾點(diǎn)： 1)振動(dòng)篩網(wǎng)的選擇。LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備原機(jī)配圓孔篩，使用效果不理想。經(jīng)改 進(jìn)采用高強(qiáng)度、綜合性能良好的合金鋼材方孔篩網(wǎng)。 2)振動(dòng)篩振幅的調(diào)整。研究LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備的振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，一 般的振動(dòng)篩的傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、傳動(dòng)皮帶、偏心塊組成。偏心塊結(jié)構(gòu)如圖3所示，振動(dòng)篩振幅的調(diào)整 一般是通過(guò)增加偏心塊的重量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通常，新的設(shè)備由于電機(jī)性能，傳動(dòng)系統(tǒng)的性能良好，振幅 都能達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，設(shè)備陳舊時(shí)則要通過(guò)振幅檢測(cè)裝置來(lái)測(cè)量振幅值，通過(guò)添加不同質(zhì)量的偏心 塊來(lái)滿足振幅要求。 圖3 偏心塊結(jié)構(gòu) 3.3熱料生產(chǎn)級(jí)配的控制 1)單鍋拌和能力的確定。為了能使攪拌鍋的拌和能力充分的得到利用，施工現(xiàn)場(chǎng)的熱料倉(cāng)配合比 一般是按照瀝青拌和設(shè)備的穩(wěn)定生產(chǎn)的最大產(chǎn)量來(lái)提供的。高速公路施工企業(yè)使用的瀝青拌和設(shè)備均 能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制且以間歇式為主，瀝青拌和設(shè)備一般具備45個(gè)熱料儲(chǔ)料倉(cāng)，分別對(duì)應(yīng)各擋熱料。拌 和配料時(shí)，控制系統(tǒng)在各料倉(cāng)取料量滿足下表的關(guān)系。B1B5、L 、T分別代表熱料配合比中各種熱料的重量，他們的%則代表各自占的比例。 N=B1+B2+B3+B4+B5+T+L 1= B1%+B2%+B3%+B4%+B5%+T%+L% 上述公式中，N代表瀝青拌和設(shè)備單鍋拌和能力。從我公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，為達(dá)到拌和設(shè)備的最大利用率中，LBA3000型瀝青拌和設(shè)備一般N取3000Kg，ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備一般N取4500Kg5000Kg。 各料倉(cāng)取料量關(guān)系 熱料1#熱料2#熱料3#熱料4#熱料5#填料瀝青B1B2B3B4B5TLB1%B2%B3%B4%B5%T%L%2)熱料稱量的控制。熱料系統(tǒng)的控制主要是要做好各材料組分的稱量精度控制。瀝青拌和設(shè)備的 熱料稱量控制系統(tǒng)一般有三部分組成：石料稱量系統(tǒng)、填料（粉料）稱量系統(tǒng)、瀝青稱量系統(tǒng)。 石料稱量系統(tǒng)。石料經(jīng)滾筒烘干、振動(dòng)篩篩分后暫時(shí)儲(chǔ)存在4-5個(gè)熱料倉(cāng)內(nèi)，然后分別進(jìn)入稱 量斗進(jìn)行稱量，稱量的精度通常取決于下列因素： 控制系統(tǒng)的傳感器精度。我公司使用的LBA3000型和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備傳感器都 可達(dá)到5kg，即控制熱料理論稱量誤差在0.2%，可滿足施工工藝的要求。 熱料斗斗門的開(kāi)度和反應(yīng)快慢程度。熱料倉(cāng)的熱料在向稱量斗卸料過(guò)程，在控制系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉斗 門信號(hào)時(shí)，仍然有石料卸向稱量斗(俗稱飛料)。 如圖4所示。解決飛料對(duì)稱量的影響至關(guān)重要。LBA3000型瀝青拌和設(shè)備采取了設(shè)定飛料經(jīng)驗(yàn)值 和二次稱量的方法，稱量系統(tǒng)給定每種石料的飛料經(jīng)驗(yàn)值H，每種料稱量到(B-H)的重量時(shí)就發(fā)出關(guān) 門信號(hào)，稱量實(shí)際值正好達(dá)到級(jí)配重量B。ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備采用百分比控制稱量，石料稱量 達(dá)到設(shè)定值的85%-95%時(shí)（實(shí)際生產(chǎn)中系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)）發(fā)出關(guān)門信號(hào)，使實(shí)際稱量值和設(shè)定值一定。 圖4 飛料示意圖 填料稱量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由填料（粉料）罐，稱量斗，輸送裝置組成。粉料由填料（粉料）罐到 稱量斗中進(jìn)行稱量，再經(jīng)輸送裝置輸送到攪拌鍋。該系統(tǒng)的稱量傳感器滿足2kg精度范圍。保證填 料的干燥，不結(jié)塊對(duì)填料（粉料）的稱量精度有很大的幫助。 瀝青稱量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括瀝青儲(chǔ)藏保溫罐、瀝青泵、瀝青稱量斗。瀝青泵把在瀝青罐內(nèi)按 照規(guī)范要求的熱瀝青經(jīng)管道輸送到瀝青稱量斗內(nèi)，稱量斗的控制精度達(dá)到2kg。為使瀝青稱量精確，一般采用二次稱量方式，瀝青斗門打開(kāi)開(kāi)度到最大，完成60%-70%的瀝青稱量，再以30%斗門最 大開(kāi)度完成剩余的稱量，減少瀝青的飛料。 通常，瀝青稱量時(shí)斗門開(kāi)度越小，得到的瀝青稱量值越精確，但是生產(chǎn)效率也越低。實(shí)際生產(chǎn)過(guò) 程中，必須得到一個(gè)平衡兩者關(guān)系的適當(dāng)?shù)亩烽T開(kāi)度，即在不影響熱料配料系統(tǒng)配料速度的情況下， 使用較小的斗門開(kāi)度。 除塵系統(tǒng)的控制。除塵系統(tǒng)也是影響混合料質(zhì)量和成本的重要因素。由于中性或酸性回收粉不 但使瀝青用量增加，而且生產(chǎn)出來(lái)的混合料色澤暗淡，降低了瀝青的膠漿作用，導(dǎo)致穩(wěn)定度偏低。 ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備的除塵系統(tǒng)是一級(jí)旋風(fēng)式除塵，二級(jí)布袋式除塵。當(dāng)原材料的泥粉較多時(shí)， 混合料的質(zhì)量還是受到較大影響。所以不潔凈的原材料不但使燃油成本加大，而且由于回收粉不可能 完全吸附干凈，影響了混合料的質(zhì)量。同時(shí)，由于粉塵太多，吸塵的風(fēng)門開(kāi)得太大，把部分0.3mm 的細(xì)集料吸附走，影響了混合料的級(jí)配組成。 4 攪拌控制 瀝青按照級(jí)配要求配好后，并按照一定的順序進(jìn)入攪拌鍋攪拌成成品料。成品料的均勻與否主要 受以下3個(gè)因素的影響： (1)各材料進(jìn)入攪拌鍋的順序。由于按照施工規(guī)范的要求，石料進(jìn)入攪拌鍋后要進(jìn)行干拌，使石 料得到充分的攪拌。所以下料的順序?yàn)槭稀⑻盍希ǚ哿希?、瀝青。 (2)攪拌時(shí)間的選擇。攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短直接關(guān)系到瀝青混合料攪拌均勻與否。一般來(lái)講，石料干 拌時(shí)間越長(zhǎng)、總攪拌時(shí)間越長(zhǎng)，攪拌出來(lái)的料的均 勻性越好。但是帶給攪拌鍋的損傷也越大，溫度的散失也越嚴(yán)重 ；過(guò)長(zhǎng)的攪拌時(shí)間還會(huì)讓混合料出現(xiàn)過(guò)拌離析現(xiàn)象。所以在施工過(guò)程中，一般選擇5-10s 作為石料的干拌時(shí)間，總攪拌時(shí)間控制在48-60s之間為佳。 (3)攪拌鍋內(nèi)機(jī)械元件的磨損情況。攪拌鍋單組攪拌件的結(jié)構(gòu)如圖5所示，攪拌臂和攪拌刀片磨 損后攪拌直徑d減小，對(duì)攪拌鍋的性能造成一定的影響，影響混合料的熱料稱量控制系統(tǒng)質(zhì)量。 圖5 攪拌鍋示意圖 5 結(jié)束語(yǔ) 我公司的技術(shù)人員針對(duì)不同型號(hào)瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)同一級(jí)配混合料及同一型號(hào)瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn) 不同級(jí)配混合料的質(zhì)量穩(wěn)定性控制進(jìn)行了研究，并總結(jié)出了瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量控制的成套技術(shù)。 從LBA3000型瀝青拌和設(shè)備和ASTEC-50型瀝青拌和設(shè)備在(北)京珠(海)高速公路、廣(州)惠(州)高 速公路、廣(州)珠(海)西線高速公路和河(源)龍(川)高速公路實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，我公司總結(jié)出了瀝青拌 和設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量控制的成套技術(shù)是成功的。 瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量控制是一個(gè)系統(tǒng)