淺談瀝青混凝土路面攤鋪離析控制

　　1 離析的分類和產(chǎn)生的原因

　　混凝土離析是指骨料和瀝青在瀝青混合料中分布得不均勻[1]。按離析外觀形式分有條狀離析和塊狀離析，按分布形式分有橫向離析、縱向離析和豎向離析，按形成的形式分有規(guī)則離析和不規(guī)則離析。

　　產(chǎn)生離析的原因主要有：原材料控制不嚴(yán)，變異大[2];施工工藝和操作水平不當(dāng)，這主要是指停機(jī)待料、梯形攤鋪速度差，搭接寬度控制不當(dāng)，過(guò)快收斗以及不及時(shí)碾壓等。不規(guī)則離析，往往是施工工藝問(wèn)題，而規(guī)則離析，大多是由于攤鋪機(jī)的性能所決定的。

　　目前，對(duì)大多數(shù)小功率攤鋪機(jī)來(lái)說(shuō)物料的內(nèi)、外摩擦力作用造成大粒料容易被送往螺旋兩外側(cè)，攤鋪寬度增大則離析加重。主要原因在于其螺旋工作參數(shù)設(shè)定存在缺陷，在此強(qiáng)調(diào)物料輸料高度位于螺旋中心上方葉片直徑2/3處為宜[3]。如果螺旋料位較低，需要較高的工作轉(zhuǎn)速才能滿足輸料量(高達(dá)100 r/min左右，甚至更高)要求，在高速拋撒、快速推移運(yùn)動(dòng)中，不同粒徑物料再次離析。這種思想的實(shí)質(zhì)是沿用了傳統(tǒng)的螺旋設(shè)計(jì)理論，即螺旋的主要功能是均勻輸料和布料，而未能賦予螺旋二次攪拌以改善前期工序產(chǎn)生的物理和溫度離析的功能。在對(duì)高等級(jí)公路路基、路面質(zhì)量要求提高以適應(yīng)現(xiàn)代重載大流量運(yùn)輸要求的今天，這一功能甚至更加重要。

　　2 控制措施

　　針對(duì)離析形成的機(jī)理，大功率攤鋪機(jī)(功率160kW以上，最大攤鋪幅寬16m，最大攤鋪厚度500 mm)的設(shè)計(jì)理論就是通過(guò)具有二次攪拌以改善離析與均勻輸料和布料綜合功能的抗離析、大生產(chǎn)率螺旋裝置設(shè)計(jì)，輔以整機(jī)與螺旋驅(qū)動(dòng)大功率配置，實(shí)現(xiàn)單機(jī)大寬幅、大厚度、抗離析一次成型攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。從而改善離析，改善雙機(jī)并幅攤鋪接縫離析。

　　防止橫向離析。增大螺旋輸料能力，降低螺旋驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，增加螺旋二次攪拌功能，減小螺旋起動(dòng)工作的沖擊和加速度使之平穩(wěn)緩慢起動(dòng)。通過(guò)這些措施使螺旋真正實(shí)現(xiàn)攪拌和均勻輸料復(fù)合功能，并避免頻繁間斷起動(dòng)工作造成物料攤鋪離析。

　　物料滿埋螺旋工作。這是增大輸料能力，降低螺旋轉(zhuǎn)速，增加二次攪拌作用，避免橫向離析的關(guān)鍵，也是一種新理念。提高刮板和螺旋料位傳感器料位控制點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)這一理念的外部形式，其內(nèi)在實(shí)質(zhì)是：需加大螺旋的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并改變驅(qū)動(dòng)器方案。改變攤鋪機(jī)流行采用高速軸向柱塞馬達(dá)加減速機(jī)的傳動(dòng)方案，直接采用低速?gòu)较蛑笈ぞ伛R達(dá)驅(qū)動(dòng)，并且將攤鋪機(jī)700mL/r左右的馬達(dá)等效排量增加到1300mL/r，轉(zhuǎn)矩和功率與ABG- 423相比增加了1倍。物料滿埋螺旋降低轉(zhuǎn)速到80～90r/min以下，有效防止大顆粒物料隨輸送距離增大而運(yùn)動(dòng)加劇的橫向離析。同時(shí)由于螺旋埋于物料底部而增加二次攪拌效果，改善前期工序產(chǎn)生的溫度與物理離析。

　　低速大扭矩馬達(dá)除可滿足物料滿埋螺旋需要更大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求外，由于具有起動(dòng)效率高、帶載起動(dòng)能力強(qiáng)、起動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，可以避免高速馬達(dá)加減速機(jī)由于起動(dòng)效率低，在頻繁間斷工況下產(chǎn)生的起動(dòng)沖擊現(xiàn)象，減小了物料的沖擊推揚(yáng)離析。物料滿埋螺旋，除增大輸料量并增加螺旋驅(qū)動(dòng)能力外還為大厚度一次成型攤鋪基礎(chǔ)材料提供了可能性。

　　采用變徑螺旋設(shè)計(jì)。攤鋪機(jī)的螺旋分料器是一種半開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，與通常的封閉式螺旋輸料器將物料全部輸送情況不同的是，它在分輸料過(guò)程中一邊卸料一邊輸料，最終將物料均勻地送于熨平板的整個(gè)幅寬上。因此，不同位置的螺旋應(yīng)有不同的輸料能力，這要求螺旋分料器應(yīng)有適應(yīng)這一性能要求的不同升角或直徑。變升角設(shè)計(jì)有制造困難、互換性差且攪拌不均的缺陷，DT1400采用變徑螺旋設(shè)計(jì)，螺旋自內(nèi)向外直徑逐漸減小，整體斷面包絡(luò)線呈梯形，考慮到制造的方便，可以近似為幾種間斷的直徑結(jié)構(gòu)。這樣在分料工作中，可以達(dá)到全部螺旋滿埋物料工作且攪拌強(qiáng)度一致的效果，除了有效防止橫向離析外，還可保證不同寬度位置上攤鋪物料的密實(shí)度、平整度一致。

　　增加整機(jī)功率匹配。攤鋪機(jī)在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中主要的功率消耗在螺旋驅(qū)動(dòng)。特別當(dāng)物料滿埋螺旋、大寬度攤鋪基礎(chǔ)材料時(shí)，物料摩擦阻力矩增加，驅(qū)動(dòng)螺旋會(huì)消耗整機(jī)功率的50%~60%，加之刮板、熨平板由于增加寬度相應(yīng)增加了功率消耗。發(fā)動(dòng)機(jī)功率要裕量配置，避免發(fā)動(dòng)機(jī)因各種超載產(chǎn)生掉速現(xiàn)象，這種超載頻繁地發(fā)生于螺旋起動(dòng)、刮板發(fā)卡、料車倒撞等工況，是攤鋪機(jī)的特有工況。發(fā)動(dòng)機(jī)掉速會(huì)影響攤鋪機(jī)的正常工作秩序，是產(chǎn)生離析、影響平整度的主要因素，也是攤鋪機(jī)的通病。電噴柴油機(jī)可使這一通病得到改善，電噴柴油機(jī)具有良好的動(dòng)力性能和控制特性，且符合嚴(yán)格的污染排放和噪聲標(biāo)準(zhǔn)。

　　防治豎向離析。豎向離析指攤鋪橫向斷面上，下部大粒料多而上部大粒料少的上下離析現(xiàn)象。豎向離析的原因是螺旋料槽上部大粒料沿開(kāi)口處向下滾落，這一現(xiàn)象發(fā)生在螺旋前擋板離地間隙調(diào)節(jié)偏大且料槽中缺料的工況下，以及螺旋外端料槽前方的卸荷口處。由于大粒料沿著螺旋前擋板的間隙和卸荷口處向下滾落，結(jié)果造成大粒料沉落于攤鋪下層。

　　大功率攤鋪機(jī)采用物料滿埋螺旋設(shè)計(jì)，避免了料槽因缺料在螺旋與前擋板之間產(chǎn)生的粒料滾落斜坡。在前擋板下方加裝了上下高度可調(diào)的前導(dǎo)板，根據(jù)攤鋪厚度和材料不同適當(dāng)調(diào)節(jié)離地間隙，同時(shí)前導(dǎo)板下部采用彈性橡膠板結(jié)構(gòu)，可以將離地間隙調(diào)為最小且利用彈性板的外張效果減小螺旋的輸料阻力。對(duì)螺旋外端處的卸荷口，同樣采用彈性橡膠板的懸臂式結(jié)構(gòu)，既防止大粒料向下滾落，又起到防止螺旋卡死而卸荷的作用，也避免了因螺旋卸料不暢頂起熨平板影響平整度的現(xiàn)象。

　　防止縱向離析?？v向離析指攤鋪層上出現(xiàn)的沿行車方向的條形離析帶，主要產(chǎn)生于左右螺旋的中縫處，各自螺旋的過(guò)渡支撐處和雙機(jī)并幅攤鋪的接縫處。

　　采用單機(jī)大寬幅攤鋪，不存在雙機(jī)并機(jī)產(chǎn)生的300~600mm的接縫。由于螺旋驅(qū)動(dòng)鏈輪箱的空間干涉，使左右螺旋在中縫處斷開(kāi)一定距離，這一斷裂處的物料得不到螺旋強(qiáng)制擠壓和攪拌，而僅依靠物料的自然流動(dòng)來(lái)充填，攤鋪后密實(shí)度很低且級(jí)配不勻，形成一明顯的條形離析帶。在該斷開(kāi)處的左右螺旋上各加裝一組角度可調(diào)的反向螺旋葉片，根據(jù)攤鋪厚度和材料的變化來(lái)調(diào)節(jié)葉片數(shù)量和角度，使中縫處物料充填密實(shí)且均勻。

　　螺旋支撐處的離析帶主要是由于支撐處螺旋輸料不暢，破壞了物料沿螺旋在寬度方向上輸送的均勻連續(xù)性，影響了該處的密實(shí)度和級(jí)配所致。加大螺旋料槽前后方向的寬度，減小支撐處的結(jié)構(gòu)尺寸，并使支撐結(jié)構(gòu)呈圓弧過(guò)渡面，在支撐處的螺旋上加裝圓周角100°以上的過(guò)渡葉片，可有效解決物料在支撐處的阻滯狀況。

　　加大料槽前后尺寸、增加料槽中物料的攪拌體積和空間，也是提高二次攪拌作用，改善溫度和橫向離析的措施。物料滿埋螺旋工作也相對(duì)減小了支撐處的阻滯影響。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　離析是造成路面坑槽、車轍、滲水等早期破壞的質(zhì)量隱患。相對(duì)于平整度而言，離析對(duì)路面質(zhì)量的影響更為嚴(yán)重，應(yīng)將離析指標(biāo)作為現(xiàn)代攤鋪機(jī)的首要技術(shù)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

　　攤鋪機(jī)離析分為橫向離析、豎向離析和縱向離析以及局部片狀離析，局部片狀離析由攤鋪機(jī)前道工序的混合料供給不勻造成。攤鋪機(jī)的離析防治主要針對(duì)橫向、豎向和縱向離析來(lái)進(jìn)行。

　　大功率攤鋪機(jī)采取的一系列離析防治措施是有效的，為現(xiàn)代攤鋪機(jī)設(shè)計(jì)提供了一種方法和思路。

　　單機(jī)大寬幅攤鋪面層可提高整體平整度，減少雙機(jī)并機(jī)接縫離析和螺旋支撐處離析，提高生產(chǎn)率。

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