新型廠拌冷再生混合料設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用

凌宏杰（西安市市政設(shè)施管理局，西安市 710016）

新型廠拌冷再生混合料設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用

凌宏杰
（西安市市政設(shè)施管理局，西安市 710016）

本文利用穩(wěn)定土廠拌設(shè)備進(jìn)行改裝，研發(fā)出CRS-300型廠拌冷再生混合料生產(chǎn)設(shè)備，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，增加了乳化瀝青添加系統(tǒng)、水泥添加系統(tǒng)、礦粉添加系統(tǒng)等功能，整個(gè)設(shè)備采用二級(jí)拌合工藝進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)升級(jí)后的冷再生混合料生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了乳化瀝青冷再生以及水泥冷再生的試生產(chǎn)和試攤鋪，結(jié)果表明該設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量可靠性高。

廠拌設(shè)備；冷再生混合料；乳化瀝青冷再生；水泥冷再生

廠拌冷再生是指在工廠采用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備將回收的RAP進(jìn)行破碎篩分，并與一定比例的新集料(如需要)、再生穩(wěn)定劑、活性填料和水在常溫下進(jìn)行拌和、攤鋪和碾壓，形成路面結(jié)構(gòu)層的一項(xiàng)技術(shù)。經(jīng)過(guò)對(duì)廠拌冷再生工藝流程的分析，各種施工設(shè)備中，廠拌冷再生混合料生產(chǎn)設(shè)備是整個(gè)廠拌冷再生工藝環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備，廠拌冷再生設(shè)備的性能直接決定著廠拌冷再生工程實(shí)施的質(zhì)量，擁有完善成熟的廠拌冷再生設(shè)備是將良好混合料設(shè)計(jì)用于工程實(shí)施的物質(zhì)基礎(chǔ)及前提條件，其計(jì)量的準(zhǔn)確性、可靠度以及拌合性能等要素直接決定著冷再生混合料的質(zhì)量，因此，本文重點(diǎn)對(duì)廠拌冷再生混合料生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)。

本文利用原有WCB500—JCT型水泥在線穩(wěn)定土廠拌設(shè)備進(jìn)行改裝，經(jīng)過(guò)技術(shù)論證、項(xiàng)目實(shí)施等環(huán)節(jié)研發(fā)出CRS-300型廠拌冷再生混合料生產(chǎn)設(shè)備，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，增加了乳化瀝青添加系統(tǒng)、水泥添加系統(tǒng)、礦粉添加系統(tǒng)等功能，并根據(jù)冷再生混合料生產(chǎn)的需要，新加了二次拌合系統(tǒng)，整個(gè)設(shè)備采用二級(jí)拌合工藝進(jìn)行生產(chǎn)?；谏鲜龉δ艿谋Ｕ?，該設(shè)備既能生產(chǎn)廠拌乳化瀝青冷再生混合料，又能生產(chǎn)廠拌水泥冷再生混合料，達(dá)到技術(shù)及產(chǎn)品的多樣化，以便根據(jù)城市道路修建的不同層位及技術(shù)要求生產(chǎn)相適應(yīng)的冷再生混合料。

1.設(shè)備概況

WCB500—JCT型穩(wěn)定土廠拌設(shè)備，由于各種原因一直閑置。該設(shè)備是無(wú)錫新華通公路機(jī)械有限公司為修筑高等級(jí)道路開(kāi)發(fā)的穩(wěn)定土廠拌設(shè)備。該設(shè)備由礦物料配料系統(tǒng)、穩(wěn)定材料儲(chǔ)存及給料系統(tǒng)、集料皮帶機(jī)、攪拌器、供水系統(tǒng)、上料皮帶機(jī)、混合料儲(chǔ)倉(cāng)、控制系統(tǒng)等組成。WCB500—JCT型水泥在線標(biāo)定穩(wěn)定土廠拌設(shè)備的功能只能用于水泥穩(wěn)定土的生產(chǎn)。

通過(guò)對(duì)該設(shè)備的多次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備同廠拌冷再生設(shè)備在設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理、技術(shù)參數(shù)等方面有很多相似之處，故經(jīng)過(guò)反復(fù)討論、研究，決定將該水泥在線穩(wěn)定土廠拌設(shè)備改造成為一臺(tái)瀝青路面RAP廠拌冷再生設(shè)備。在對(duì)該設(shè)備進(jìn)行一系列的實(shí)用新型改造之后，使之成為一臺(tái)既可以生產(chǎn)水泥冷再生瀝青混合料，又可以生產(chǎn)乳化瀝青冷再生瀝青混合料的一種瀝青路面廠拌冷再生設(shè)備。

2.設(shè)備的改造

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)廠拌冷再生設(shè)備的考察及深入研究，考慮到現(xiàn)有車(chē)輛的運(yùn)輸能力和原材料的供給能力，確定將WCB-500穩(wěn)定土廠拌設(shè)備改造為最大產(chǎn)量為300噸/小時(shí)的瀝青路面廠拌冷再生，即CRS-300型瀝青路面廠拌冷再生設(shè)備。

2.1 設(shè)備改造方案確定

依據(jù)生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備配置及技術(shù)參數(shù)的確定，分析得出由于二次攪拌系統(tǒng)的添加是此次研發(fā)改造項(xiàng)目的重點(diǎn)，針對(duì)其如何添加，本文共提出了以下3種方案，并分別進(jìn)行了探討。

圖1 原設(shè)備示意圖

圖2 方案一示意圖

圖3 方案二示意圖

圖4 方案三示意圖

方案一：將二次攪拌系統(tǒng)添加在成品倉(cāng)頂部，增大斜皮帶上料角度。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行。缺點(diǎn)：由于上料角度增大，會(huì)影響上料速度，影響產(chǎn)量 。方案二：將二次攪拌系統(tǒng)添加在成品倉(cāng)頂部，加長(zhǎng)斜皮帶，同時(shí)將成品倉(cāng)系統(tǒng)左移，整個(gè)設(shè)備安裝尺寸加長(zhǎng)。優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)影響上料速度，可達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量。缺點(diǎn)：改動(dòng)較多，較難實(shí)施。方案三：割掉成品倉(cāng)頂部，將二次攪拌系統(tǒng)添加在成品倉(cāng)上，保證斜皮帶下料位置不變。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易實(shí)施；缺點(diǎn)：成品倉(cāng)容量減少。

由于該設(shè)備為連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備，成品倉(cāng)存料最好不要超過(guò)20秒，成品倉(cāng)只起到緩沖作用和運(yùn)輸車(chē)輛的更換銜接作用，容量減少不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成影響；比較三個(gè)方案優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇方案三為最佳方案。

綜合以上內(nèi)容，確定本次設(shè)備改造的最終實(shí)施的方案為：

可利用的原有設(shè)備部件：石料配料系統(tǒng)、集料皮帶機(jī)1套、攪拌系統(tǒng)（作為一級(jí)攪拌系統(tǒng)）、水泥供給系統(tǒng)、斜輸送皮帶機(jī)1套、水箱及管路

需改造的部分：冷料倉(cāng)添加1個(gè)震動(dòng)器在地配斗上；供水系統(tǒng)更換1個(gè)流量計(jì)（提高計(jì)量精度），1個(gè)變頻器（控制水泵）；水泥計(jì)量裝置更換；電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的升級(jí)改造。

添加的部件：礦粉供給系統(tǒng)；二次攪拌系統(tǒng)：2臺(tái)45KW同步電機(jī)及拌鍋等；乳化瀝青系統(tǒng)。

2.2 設(shè)備改造完成后的性能及參數(shù)

根據(jù)前面所述的改造方案，改造完成后的CRS-300型瀝青路面廠拌冷再生設(shè)備配置及技術(shù)參數(shù)如下：

（1）骨料配料系統(tǒng)

配料系統(tǒng)主要由骨料儲(chǔ)倉(cāng)，骨料電子秤量皮帶和集料皮帶組成。主要給系統(tǒng)提高合適配比的骨料。有五個(gè)18立方的骨料儲(chǔ)倉(cāng)，其中有兩個(gè)裝有強(qiáng)制雙軸機(jī)械破拱裝置和振動(dòng)器（舊料用），一個(gè)只裝有振動(dòng)器（新料用），防止物料形成結(jié)拱而影響生產(chǎn)； 每個(gè)儲(chǔ)料倉(cāng)配有一個(gè)骨料電子秤量皮帶，每種骨料均采用電子皮帶秤連續(xù)計(jì)量，稱(chēng)量精度可達(dá)到±1.5%；每一個(gè)骨料稱(chēng)量皮帶的最小輸送量是20 噸/小時(shí)，最大輸送量是180噸/小時(shí)，每個(gè)骨料皮帶秤均配有無(wú)料報(bào)警裝置，當(dāng)皮帶輸送的物料太少時(shí)則會(huì)在電腦上顯示報(bào)警信號(hào)。 集料皮帶是三托輥槽式，皮帶寬度是1000毫米，輸送能力是530噸/小時(shí)。

（2）粉料供料系統(tǒng)

粉料供料系統(tǒng)主要由粉料倉(cāng)、粉料的配給計(jì)量組成。主要用于水泥及新添加礦粉的儲(chǔ)存和計(jì)量供料。 有2個(gè)60立方的圓柱罐體粉料倉(cāng) ，配有蝶閥、料位計(jì)、氣力輸送進(jìn)料裝置以及倉(cāng)頂設(shè)有振動(dòng)自清袋式除塵裝置，以清潔排氣粉塵，倉(cāng)底部錐體設(shè)有微壓破拱裝置，防止粉料形成結(jié)拱；配給計(jì)量有一個(gè)2噸的斗式電子秤，是三點(diǎn)測(cè)力電子傳感器指示計(jì)量，單個(gè)傳感器稱(chēng)量能力是2000公斤，葉輪給料機(jī)及稱(chēng)重螺旋等組成，粉料由蝶閥進(jìn)入斗式計(jì)量稱(chēng)，然后再經(jīng)葉輪給料機(jī)輸送進(jìn)稱(chēng)重螺旋，消除計(jì)量誤差后輸送進(jìn)拌鍋，整個(gè)計(jì)量精度控制在±0.5%，電子秤對(duì)送出的物料進(jìn)行連續(xù)計(jì)量，中央調(diào)節(jié)器根據(jù)實(shí)測(cè)值與設(shè)定值比較，調(diào)節(jié)葉輪給料機(jī)的速度。整個(gè)輸送過(guò)程是全封閉的，防止揚(yáng)塵。

（3）攪拌系統(tǒng)

攪拌系統(tǒng)由一級(jí)攪拌器和二級(jí)攪拌器組成。一級(jí)攪拌器主要完成骨料、水和礦粉、水泥的攪拌，使其混合均勻，為二級(jí)攪拌做準(zhǔn)備，二級(jí)攪拌是在一級(jí)半成品的基礎(chǔ)上再添加乳化瀝青，攪拌成冷再生混合料。兩級(jí)攪拌器均采用雙臥軸連續(xù)式強(qiáng)制攪拌器，拌鍋無(wú)襯板，有44組耐磨耐腐蝕的拌臂和拌葉，拌葉與拌鍋間有約10毫米的間隙，采用密布小葉漿大線速攪拌方案，一邊進(jìn)料一邊出料，采用雙電機(jī)同步減速驅(qū)動(dòng)，工作運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，耐沖擊，振動(dòng)，攪拌輸送能力達(dá)500噸/小時(shí)。

（4）乳化瀝青供給系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由乳化瀝青罐、乳化瀝青泵、流量計(jì)、管路閥門(mén)及噴灑裝置組成。該系統(tǒng)不但能給二次攪拌器中添加乳化瀝青、乳化瀝青自循環(huán)，而且還可以把原材料泵送到50噸儲(chǔ)罐，生產(chǎn)完后，還可以反轉(zhuǎn)把管路中的乳化瀝青泵進(jìn)儲(chǔ)罐內(nèi)。

乳化瀝青罐是一個(gè)50噸的臥式圓柱罐，內(nèi)帶導(dǎo)熱油加熱盤(pán)管和液位顯示、溫度表及保溫；乳化瀝青泵使用的是浙江青田的三螺桿泵，供給能力是30噸/小時(shí)；在二級(jí)攪拌器上裝有乳化瀝青噴灑裝置，噴灑動(dòng)作的切換由氣動(dòng)三通閥來(lái)完成；乳化瀝青用流量計(jì)計(jì)量精度可控制在±0.2%。由儲(chǔ)水罐、水泵、流量計(jì)及管路閥門(mén)組成。該系統(tǒng)不但能為一級(jí)攪拌供應(yīng)水，而且在停機(jī)后，還可以清洗乳化瀝青供給系統(tǒng)，防止乳化瀝青破乳而堵塞。

儲(chǔ)水罐是一個(gè)8噸的方罐和一個(gè)4噸的舊臥罐串聯(lián)而成；在方罐上安裝有進(jìn)水管和液位控制閥，防止水溢出罐外；流量計(jì)的計(jì)量精度可控制在±0.5%；水泵采用變頻調(diào)速，可按設(shè)定的加水量由流量計(jì)控制，調(diào)節(jié)水泵流量，水泵最大流量是11.7立方/小時(shí)。

上料輸送皮帶是三托輥槽式皮帶機(jī)，皮帶寬度是1000毫米，輸送能力是530 噸/小時(shí)。主要把一級(jí)攪拌的半成品輸送到二級(jí)拌鍋內(nèi)。

成品儲(chǔ)料倉(cāng)是一個(gè)5噸的鋼結(jié)構(gòu)儲(chǔ)倉(cāng)，只是暫時(shí)儲(chǔ)存拌好的成品，滿足連續(xù)拌合時(shí)的車(chē)距要求，保證不間斷供料；倉(cāng)側(cè)壁裝有振動(dòng)器，以防倉(cāng)臂粘附堆料而堵塞；斗門(mén)裝有氣缸，以便運(yùn)輸車(chē)輛換車(chē)時(shí)不浪費(fèi)成品料。

電氣控制系統(tǒng)由中央控制單元、物料計(jì)量控制、水、乳化瀝青和添加劑計(jì)量單元、上位管理單元和輔助設(shè)備控制單元組成。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)完成各個(gè)工作環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)控制、配料計(jì)量、開(kāi)機(jī)過(guò)程管理、關(guān)機(jī)過(guò)程管理等全部操作功能。

3.設(shè)備試生產(chǎn)

經(jīng)過(guò)前期的設(shè)備安裝及調(diào)試工作，CRS-300型廠拌冷再生混合料生產(chǎn)設(shè)備已具備生產(chǎn)冷再生混合料的技術(shù)條件，為了驗(yàn)證設(shè)備的可靠性、生產(chǎn)配料的精準(zhǔn)性以及所生產(chǎn)的冷再生混合料的技術(shù)性能，特進(jìn)行了乳化瀝青冷再生以及水泥冷再生的試生產(chǎn)，并嚴(yán)格按照項(xiàng)目組制定的相應(yīng)施工方案進(jìn)行試驗(yàn)路段的鋪筑，乳化瀝青冷再生選取西安市學(xué)院路作為試驗(yàn)路段，用于道路面層，水泥冷再生結(jié)合西安市子午大道的改造工程，作為道路基層進(jìn)行實(shí)施。

3.1 乳化瀝青冷再生瀝青混合料試拌試鋪

經(jīng)過(guò)精心準(zhǔn)備，設(shè)備進(jìn)行了正式的試生產(chǎn)。在乳化瀝青冷再生混合料的試生產(chǎn)中，共生產(chǎn)了乳化瀝青冷再生混合料320噸，生產(chǎn)能力是220噸/小時(shí)，設(shè)備各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好正常，產(chǎn)品經(jīng)試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，試生產(chǎn)中乳化瀝青冷再生配合比及設(shè)備實(shí)際參數(shù)對(duì)應(yīng)如表1所示。

表1 乳化瀝青冷再生混合料配合比與設(shè)備參數(shù)、實(shí)際生產(chǎn)值

表2 水泥冷再生混合料配合比與設(shè)備參數(shù)、實(shí)際生產(chǎn)值

從表1可以看出，CRS-300型廠拌冷再生設(shè)備生產(chǎn)冷再生混合料時(shí)，各料比例與生產(chǎn)配合比基本一致，設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量可靠性較高。選擇學(xué)院路作為試驗(yàn)段，進(jìn)行了乳化瀝青冷再生混合料的鋪筑，結(jié)果表明性能良好，符合規(guī)范要求。

3.2 水泥冷再生瀝青混合料的試拌試鋪

水泥冷再生的試生產(chǎn)共生產(chǎn)水泥冷再生混合料680噸，生產(chǎn)能力為200噸。設(shè)備各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)一切正常。試生產(chǎn)中水泥冷再生配合比及設(shè)備實(shí)際參數(shù)對(duì)應(yīng)如表2所示。

從上表可以看出，CRS-300型廠拌冷再生設(shè)備生產(chǎn)冷再生混合料時(shí)，各料比例與生產(chǎn)配合比基本一致，設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量可靠性較高。

選擇在子午大道進(jìn)行了水泥冷再生混合料的試驗(yàn)路段鋪筑工作，鋪筑完后用塑料覆蓋，養(yǎng)生7天，每日澆水已保證試驗(yàn)段保持濕潤(rùn)，各項(xiàng)路用性能指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

4.結(jié)論

通過(guò)對(duì)WCB500—JCT型穩(wěn)定土廠拌設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，將其改造為CRS-300型瀝青路面廠拌冷再生設(shè)備，對(duì)升級(jí)后的設(shè)備進(jìn)行了乳化瀝青冷再生以及水泥冷再生的試生產(chǎn)和試攤鋪，由其生產(chǎn)的混合料鋪筑路面，具有良好的路用性能，該設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量可靠性高。

[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料的路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

G322

B

1007-6344（2016）04-0309-02

凌宏杰（1983-），男，陜西省西安市人，研究生學(xué)歷，工程師，從事市政道路養(yǎng)護(hù)新材料與技術(shù)的研究