瀝青混凝土攪拌站配篩技術(shù)以及應(yīng)用研究

程光明

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，瀝青混凝土攪拌站配篩技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，而在實際生產(chǎn)過程中，常常會出現(xiàn)由于配篩不合理而出現(xiàn)生產(chǎn)配合與設(shè)計難以滿足工程質(zhì)量要求和產(chǎn)量需求的問題，進(jìn)而直接導(dǎo)致實際生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于瀝青混凝土攪拌站預(yù)期的設(shè)計生產(chǎn)能力。簡要敘述了瀝青混合料，分析了物料中的透篩原理和配篩優(yōu)化函數(shù)，并以某段工程為例闡述了配篩技術(shù)在工程中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土攪拌站；配篩技術(shù)；透篩原理；物料級配

中圖分類號：U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.142

我國的城市道路大多是用瀝青澆筑路面的。混凝土攪拌站是生產(chǎn)混凝土混合料的主要場所，其生產(chǎn)能力和生產(chǎn)質(zhì)量決定著城市瀝青道路的質(zhì)量。它的正常運行可以保證施工單位優(yōu)質(zhì)、高速和低耗地完成瀝青道路路面的建設(shè)工作。而在混凝土攪拌站中，物料配篩的合理性在保證混凝土攪拌站的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)能方面發(fā)揮著非常重要的作用。

1 瀝青混合料

瀝青混合料在道路建設(shè)當(dāng)中起著關(guān)鍵性的作用，它會受車輪荷載力和自然因素的影響，在各種因素的影響下會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。混合料的質(zhì)量直接影響著路面使用性能和使用壽命。因此，要想使瀝青路面保持良好的狀態(tài)，瀝青混合料必須具有較高的力學(xué)強度、良好的耐久力、良好的抗滑性和施工的便利性等。

級配，即集料中各級粒徑顆粒的分配方法。瀝青混合料主要是由礦料和瀝青結(jié)合料組成的。瀝青含量和級配是2個重要因素，它們影響著瀝青混合料各個方面的性能。礦級配料在一定程度上決定著礦料骨架的間隙率，它對礦料間隙、瀝青用量和礦油的耐黏持久性、混合料之間的摩擦角、混合料的強度、路面成型之后外觀的粗糙程度和施工的簡易程度等都有著至關(guān)重要的影響。礦料的級配組成方式主要有連續(xù)級配和間斷級配2種。

2 物料的透篩原理

物料在篩面上的振動原理是在概率論的基礎(chǔ)上形成的。在振動篩當(dāng)中，物料在篩面上會連續(xù)跳動。在每次的跳動運動中，透過篩孔的物料所產(chǎn)生的百分率被稱之為物料的透篩概率，則相對粒度為：

x=d/a. （1）

式（1）中：x為相對粒度；d為物料顆粒的尺寸；a為篩孔的尺寸。

從式（1）中可以看出，如果相對粒度越小，篩分的效果就越好。如果相對粒度為1，透篩的概率就會趨近于0.因此，相對粒度為0.7～1的物料被稱為難篩物料，相對粒度<0.7的物料被稱為易篩物料。

3 配篩優(yōu)化函數(shù)

如果已經(jīng)知道被篩分的物料級配，則篩孔的配置優(yōu)化函數(shù)為：

. （2）

當(dāng)dmax>di+1>0時，i=1，2，3…n-2；當(dāng)

時，j=1，2，3…n-1.其中，c決定著各個篩孔允

許搜索的范圍。

式（2）中：dmax為被篩分物料的最大粒徑，也就是說，在瀝青混合料中，集料會透過篩孔的通過率為100%；di為第i層篩網(wǎng)的篩孔尺寸。

由配篩函數(shù)可知，在相鄰的篩孔尺寸之間通常會有接近一定比例的篩比關(guān)系。一般情況下，在相鄰的篩孔之間，篩比比例為2是比較好的。

4 配篩的技術(shù)方法

在瀝青混凝土攪拌站中，骨熱的二次篩分方式分為層層篩分和階梯篩分2種。層層篩分，即先篩選大骨料進(jìn)入熱料倉中；階梯篩分，則是先篩選小骨料進(jìn)入熱料倉中。在混凝土攪拌站的配篩中，主要任務(wù)是精準(zhǔn)設(shè)計各層篩網(wǎng)的篩孔尺寸。在設(shè)計過程中，需要充分考慮安裝傾角、瀝青混合料的類型、各個熱料倉分配的均勻度和換篩次數(shù)（要盡量減少）等因素。在生產(chǎn)過程中，會隨時發(fā)生各種變化，因此，需要精心設(shè)計最小的篩孔篩板尺寸。

通常情況下，混凝土攪拌設(shè)備站中設(shè)有4個或者5個熱料倉，但是，盡量都會設(shè)置成4個。因為減少一層篩板就可以加快2次篩分的時間，這對攪拌站的生產(chǎn)是非常有利的。

5 篩板篩孔的設(shè)計步驟

5.1 確定最大篩板的孔徑尺寸

在不同的瀝青混合料中，對礦料級配最大粒徑尺寸的要求是不同的，比如AC-25I的最大粒徑為31.5 mm，AC20I的最大粒徑為26.5 mm，AK16A的最大粒徑為19 mm。在進(jìn)行骨料篩分的實驗中，如果沒有出現(xiàn)最大的粒徑，則可以根據(jù)實際情況確定其尺寸。

計算最大篩板的孔徑尺寸的公式為：

. （3）

式（3）中：smax為最大篩板的孔徑尺寸；x為在篩孔通過率為100%的情況下所對應(yīng)的最小標(biāo)準(zhǔn)方孔篩的尺寸；a為瀝青混凝土攪拌站安裝篩板時的傾斜角的角度。

以某工程為例，該工程全程路段長36.3 km，路面上的瀝青是由6 cm的AC25I粗粒下面層、6 cm的AC20I的中粒中層和4 cm的AK16A的下面層組成。在工程中，所用的攪拌設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)能力為360 t/h，篩板的安裝傾角為14°，利用公式可以算出最大篩板的孔徑尺寸為20 mm。結(jié)合實際情況，在沒有出現(xiàn)最大骨料的情況下，參照表1可以將最大篩板的孔徑尺寸放寬到22 mm。

5.2 確定最小和次小篩板的孔徑尺寸

在瀝青混合料中，級配線的位置在確定混凝土顆粒間隙方面起著非常重要的作用。如果以篩孔是4.75 mm為界，那么，大于等于4.75 mm的篩孔就是左段，小于4.75 mm的篩孔就是右段。當(dāng)級配線的右段上下滑動時，孔隙率也會隨之變化。但是，如果級配線的左段滑動，則不會產(chǎn)生變化。因此，在設(shè)計時，需要盡量平衡級配線的右段與目標(biāo)的配比，而左段則需要根據(jù)配料的情況決定。一般來說，最小篩板的孔徑應(yīng)該控制在2～2.5 mm之間，次小篩板的孔徑應(yīng)該不大于7 mm。

在某工程中，最小篩板的孔徑應(yīng)設(shè)計為2.5 mm，次小篩板的孔徑應(yīng)該設(shè)計為5 mm。

5.3 確定其余孔徑的篩板尺寸

在設(shè)計中間一層或者二層篩板時，應(yīng)該根據(jù)熱料倉的實際分配情況，結(jié)合熱料倉中各種備料的分配情況，按照式（3）計算篩板的孔徑。整個計算在消除了傾角的情況下進(jìn)行，按照換算之后的篩孔尺寸進(jìn)行模擬室內(nèi)的篩分實驗，之后利用內(nèi)插法計算換算之后的篩孔通過率和篩余量，然后統(tǒng)計這一層或者二層篩熱料倉的產(chǎn)量。對于換算之后的篩板初步儲存情況，可以用式（4）計算，即：

x=si·cos（a）. （4）

式（4）中：si為篩板的初步設(shè)計尺寸；a為瀝青混凝土攪拌站的篩板安裝傾角。

在上述案例中，可以將瀝青攪拌站設(shè)計為4個熱料倉。根據(jù)配篩的情況，如果中間篩孔的尺寸為15 mm，可以取孔徑最小和最大的篩板平均值。

模擬驗算的步驟是：①初步設(shè)定篩板的尺寸為22 mm、15 mm、2.5 mm。在計算完篩孔的尺寸后，可以得出篩孔尺寸為21.4 mm、14.6 mm、4.85 mm和2.43 mm。經(jīng)過計算，原材料篩孔的通過率和合成級配的結(jié)果為：1～2 cm的碎石（質(zhì)量百分含量為44%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為69、4.85為0.58、2.43為0.303；0.5～1 cm的碎石（質(zhì)量百分含量為24%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為100、4.85為19.92、2.43為1.601；石屑（質(zhì)量百分含量為14%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為100、4.85為99.26、2.43為68.91；砂（質(zhì)量百分含量為12%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為100、4.85為98.14、2.43為85.97；水泥礦粉（質(zhì)量百分含量為24%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為100、4.85為100、2.43為100；合成級配（質(zhì)量百分含量為100%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為86.35、4.85為36.7、2.43為27.37。②將篩孔通過量換算為篩余量，將它們累加之后就是各個熱料倉的產(chǎn)量比例，具體如表1所示。

從表2中可以看出，4號熱料倉和3號熱料倉是基本符合熱料倉分配原則的，因此，可以采用孔徑為11 mm的篩設(shè)計。

6 結(jié)束語

綜上所述，在混凝土攪拌站實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)配篩不合理的情況，這樣會使生產(chǎn)配比和設(shè)計無法滿足實際生產(chǎn)需求，進(jìn)而降低整個設(shè)備站的實際生產(chǎn)能力。由生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量可知，其質(zhì)量和產(chǎn)量都滿足實際生產(chǎn)需求，不僅能保證瀝青路面的質(zhì)量，還能推動社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉應(yīng)金.瀝青混凝土攪拌站可行性研究應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011（21）：31.

[2]王瑩.淺談廠拌冷再生泡沫瀝青混凝土的技術(shù)應(yīng)用[J].北方交通，2015（8）：82-85.

[3]韋海濤.橡膠砂瀝青混凝土目標(biāo)配合比設(shè)計[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014（19）：321-322.

〔編輯：白潔〕