沥青拌合设备

沥青拌合设备及作业质量控制沥青拌合设备的选用及合理布局影响混合料生产及成品料质量的因素沥青混合料生产工艺沥青拌合设备的历史进程间歇式设备及特点连续式设备及特点沥青混合料的产品质量控制沥青拌和设备拌和设备沥青拌合设备的基本组成冷料供给系统烘干系统热料提升系统振动筛分系统热料储存系统粉料储存系统沥青加热循环沥青储存系统计量系统（沥青、矿粉、集料）搅拌系统成品料仓热沥青混合料搅拌设备基本性能

的技术经济指标1搅拌设备的生产能力指标2成品料的质量指标3能量消耗指标4环保质量指标3—1沥青拌合设备的选用及合理布局沥青混合料拌和厂运行时会产生较大的粉尘和噪音污染，因此，不宜选居居民区附近，但又要满足拌和对供电和排水的要求。厂址离施工工地的距离以在2h运距之内为佳。另外，厂址应处于交通干线或至少有7m宽路面道路的旁边，以方便原材料及生产成品的运输。拌和厂内一般包括原材料存放场地、沥青存放、熔化及加热设备、实验室及办公用房等，场地形状以规划为好，场地内各种设施和布置应协调。一般设备的主体应布置在中央位置。办公楼和实验室等房舍应位于进口处。砂石料堆场和储仓设在后边，即要便于向搅拌设备供料，又要便于车辆从外面运进和卸下砂石料。场地应做地面硬化处理，且最好用水泥混凝土隔墙分成多个区域，每个区域宽5~7米，长20~30米，墙高2.5~3米，场地面积参考下表：一、拌和厂的选址与布置生产能力（t/h）搅拌容量（kg）场地面积（㎡）30~40500~750450060~801000650090~12015009000120~160200012000180~220300015000240~320400018000

集料应为平时日用量的5倍以上，并加盖篷布，以防雨水。一般采用4~5种不同粗细规格的集料，至于冷料仓中。矿粉和沥青储量应为平均日用量的2倍以上，储存的矿粉必须保持干燥度。

二、沥青拌合设备的选型：1、按生产工艺分为：间歇式搅拌设备和连续式搅拌设备。2、按安装形势分为固定式、半固定式和移动式多种。目前对于高速公路施工多选用间歇式固定拌合设备。在国外施工中连续式搅拌设备使用也比较普遍，尤其是在提出使用废旧沥青后，连续式在这方面更显示出了优越性。如ASTEC的双滚筒搅拌设备，旧沥青的利用率可达50%。在生产率和经济性上，连续式均有很大的优势，但在混合料的生产质量上，应注意合理的控制。对于半固定式搅拌机设备，各平板撞车都带有支腿，工作时支腿必须着地，避免轮胎受压，也增加了工作时设备的稳定性。移动式沥青拌合设备一般可安装在一辆控制的挂车上。3-2影响混合料生产及成品料的因素一、材料方面的影响：1、原材料粗料集：具有足够强度和耐磨性的碎石，轧制砾石。在路面结构中起骨架作用，碱性材料与沥青的粘附性较好，使用较普通但其强度和耐磨性较差。由于外加剂的出现，导致较高的酸性石料使用也越来越多。在破碎过程中，宜采用锤式破碎或反击式破碎机进行加工，保证良好的粒型和棱角。细集料：天然砂、人工机制砂和石屑等。由于石屑多为石料破碎过程中的下脚料产品，强度较低，所以用量比例应注意控制，不可用在中、上面层。细集料要特别注意控制含水率，施工中材料来源一般较复杂，多家料场同时出料现象十分普遍，加之材料多为露天堆放。因此含水率的波动范围极大，尤其是细料和吸水率较大的石灰岩。水分可进入集料内部起含水率变化达10%以上。矿粉：指颗粒小于以下的碱性材料。矿粉过多将使颗粒表面油膜变薄，混合料会出现干燥，低温开裂现象，矿粉偏低会出现含油过多，造成日后路面冷油和起包等祸害。沥青：一种粘稠性胶结材料，具有粘聚性，感温性，抗老化性和耐久性，其性能指标与沥青的来源及提炼方式有关，需进行测定，此外含蜡量也需严格控制。二、运行参数的影响：1、烘干过程的影响A、烘干筒结构尺寸的影响、干燥筒的截面积、长度、燃气的速度、叶片的结构和布置、干燥筒的回转速度、倾角等均对烘干质量有影响，其他因素是在设计中确定的，使用中，只有干燥筒的回转速度和倾角在一定范围内可调。调整原则：保证集料中水份能充分蒸发，并使集料加热至给定温度所需要的时间最短来确定。影响干燥筒性能的基本因素影响干燥筒性能的基本因素干燥筒热交换设计方面的因素材料烘干特性方面的因素工况条件方面的因素材料在干燥筒的流动说明：显然滚筒内不可能全部塞满材料而必须留有一定的空间，才能使材料顺利平稳地在滚筒内流动而不发生涌动。通常充填系数不能大于16%.材料在干燥筒内的流动影响干燥筒内材料稳定流动的因素干燥筒的直径（截面积）干燥筒的长度材料在滚筒内仃留的时间干燥筒直径与长度对生产能力的影响干燥筒截面积对生产能力的影响材料在干燥筒内的流动影响材料在干燥筒内仃留时间的因素---材料在滚筒内的仃留时间与流量（生产能力）成反比材料在干燥筒内的流动（续）式中α---干燥筒的倾斜角度n---干燥筒单位时间的转数说明：在一定干燥筒直径和长度下，材料在滚筒的仃留时间与干燥筒的倾角与转速成反比。干燥筒内热交换的制约因素燃烧热量的制约热交换强度的制约热交换效率的制约说明：干燥筒的性能受燃料在燃烧过程中所能提供于热交换的热量、热交换的强度以及有效性的限制干燥筒内均匀分布的料帘B、材料级配及含水率的影响：一般增加1%的含水率，烘干筒能力下降10~20%C、工况因素：供给集料的温度、热集料的残余含水率及废气温度。大气温度既影响供给集料的温度，又会影响烘干壁向大气扩散损耗的热量，因而也影响烘干筒的生产率。而热集料的残余含水率通常控制在0.1%左右，最大不能超过0.3%。废气温度的降低一般有利于提高烘干筒的热效率，一般控制在130度左右，最高不能超过200摄氏度。

冷集料含水率对干燥筒生产能力的影响冷集料含水率对干燥筒生产能力的影响2、拌和过程的影响在这个过程中的主要影响因素有：搅拌速度，搅拌锅充盈程度和搅拌时间等。若从设计角度考虑，首先应分析搅拌过程，建立其动力学模型和数学模型。拌料在搅拌锅内的运动是一种复杂的空间运动，既有在水平面和垂直面内的翻拌作用，又有沿锅边的循环运动。a、从使用的角度，搅拌速度适当提高，可以增强搅拌的效果，但过高的搅拌速度将导致搅拌功率剧增，且增加了集料在搅拌过程中被两次破碎的概率，一般减速度应在范围内。b、充盈程度：提高搅拌锅的充盈率意味着直接增加每批拌和料的数量。从而提高搅拌的生产能力，但必须保证搅拌质量不变。一般充盈率应在40~60%之间。c、搅拌时间：是干拌时间和温拌时间的总和。缩短搅拌时间意味着增加搅拌的生产率。增加搅拌时间会改善材料拌合均匀度，但过长的拌合时间会导致沥青老化，降低沥青薄膜的针入度，还会增加集料在搅拌锅内被破碎的概率。所以对于某种集料，应存在最佳参考品配问题。3、计量过程的影响计量控制模式对保证混合料的准确级品配合适油石比等均有较为重要的影响。（1）开环控制：延时续数+料包斗门开放时间控制（2）闭环控制：设定首次计量时间，称量结果与预定值比较（3）重量称量：电子称作为计量工具，以电信号作为控制系统的输入信息。（4）以料位计控制信号，作为整个控制系统的输入信号。拌和设备运行时应注意以下几点：①对于高速公路和一级公路，除了要求拌和厂总产量一般在200t/h以上之外，还要求拌和厂应具有自动记录功能，在拌和过程中能逐盘记录沥青和各种矿料的用量和温度。矿料、油量、温度控制必须满足技术要求。②拌和厂必须设置试验室并配足试验设备和熟悉沥青混合料试验、生产工艺、质量标准的技术骨干人员，并能及时向监理人员提供满意的试验材料。③没有施工配合比通知单和摊铺负责人的指令不准开盘拌和，下雨天也不准开盘。④拌和操作人员无权改变施工配合比，在拌和过程中发现异常时应停机或及时通知拌和厂技术负责人。⑤当使用自动操作装置时，负责人员不宜采用手动操作。⑥出厂的沥青混合料应每车签发运料单，记录运料车号、质量、出厂时间、出厂温度、混合料类型等，一式三份，一份存拌和厂，一份交摊铺现场，一份交司机。⑦在拌和设备运行前，要检查各岗位人员到位情况和设备各个部位情况，

确认准备就绪才能合上电闸启动设备，各个组成部分的启动，应按料流方向顺序进行，待各部分无荷空机运行片刻，确认工作正常时，才开始上料进行负荷运转。⑧在拌和设备运行中要经常检查冷料仓中的储料情况和冷料运输带的运行情况，如果发现各料仓内的贮料严重失衡时，应及时停机，以防满仓或贮仓串仓。经常检查振动筛的橡皮减震块，发现有裂纹时，要及时更换，贮料仓中的存料要过半后才可开始称量。矿粉要根据用料情况上料，防止上料过多或卡住机器，防止沥青从保温箱中溢出，必要时可用工具在箱内搅动，以免沥青溢出。⑨拌和设备在停机前应先停止供给集料并少上矿粉，是干燥滚筒空转3~5min，等滚筒内出完余料再停止转动。在筒空转时还应加大喷燃器的风门，尽快驱除筒内的废气，并使筒冷却，然后关闭喷燃器的油门和燃油泵的总油门。停机后矿粉仓和矿粉升运机内不得有余料，在停止搅拌前应先停止喷沥青，将进入搅拌器内的余料干拌几分钟后放净，以便刷净搅拌器内的残余沥青。⑩拌和设备在每次作业完毕后都必须立即用柴油清洗沥青系统，以防止沥青堵塞管路。三、沥青混合料拌和质量管理和检测1、质量管理沥青混合料拌和质量的管理着重在于原材料质量、材料配合比和计量的准确性、温度控制和拌和时间控制等几个方面。⑴、原材料质量：各种粗细集料的质量均需符合材料设计要求的规定，集料的含水量大时，烘干时间就需相应延长。⑵、配合比的计量：各种粗细集料的冷料仓都要按事先确定的配合比供料，在拌和机开始试生产之前必须请计量部门为各个计量装置进行检查和标定，以确保计量正确。在拌合厂生产过程中要经常注意冷料仓供料是否正常和热料仓受料和供料是否均衡。如发现异常现象，应及时分析研究并进行调整。⑶温度控制：沥青混合料生产的每个环节都必须特别强调温度控制，沥青、集料的加热温度和沥青混合料的出厂温度应根据沥青品种、标号、粘度、气候条件和铺筑层的厚度确定，沥青的针入度小、粘度大、气温低，铺筑层薄时采用高限，沥青材料的加热应采用热导油加热。集料和沥青都要加热到规定的温度，既不能过高，也不能过低。若混合料温度过低，沥青裹覆不匀，装车将比较困难，若混合料温度过高，不仅易使沥青老化，在运输中也易发生滴漏。⑷拌和时间控制：沥青混合料拌和时间应以混合料拌和均匀，所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，并经试拌确定。间歇式拌和机每锅拌和时间宜为30~60s，连续式拌和机的时间由上料速度和温度调节。2、拌和质量检测⑴外观检查在运料车装料和运至摊铺机工地过程中，仔细的目测有可能发现混合料中存在的某些严重问题：①如料车装在的混合料中冒黄烟，往往表明混合料温度过高。②如何混合料在料车中容易坍平，则可能是因为沥青过量或矿料湿度过大③如运料车上的沥青混合料能够堆积很高则说明混合料温度偏低或沥青含量过低。④如出现花白料则可能是矿料温度偏低，拌和时间偏短或吸尘不理想，无形中造成填充料数量偏多，这时，需根据经检查确定的原因采取措施，或升高集料加热温度，或增加拌和时间，或减少矿粉用量。⑤沥青混合料枯料：其原因可能是原材料中细集料的含水量过大，造成在烘干筒中当细集料加热温度达到规定值时，粗集料的温度则已大大超过了规定值，这时，需控制集料进入烘干筒之前的含水量，不允许使用含水量大于7%的细集料。⑥拌制的沥青混合料没有色泽，其原因是沥青加热温度偏高，造成沥青老化，这时，应根据沥青品种，严格控制沥青加热温度。⑦混合料颗粒发生明显变化，出现该现象的原因可能是冷料颗粒组成发生了较大变化或振动筛筛网上热料过多，来不及正常筛分就直接进入热料仓，造成料仓集料颗粒组成发生较大的变化。⑵温度测试沥青混合料的温度通常在运料车上量测，较理想的方法是使用有度盘和铠装枢轴的温度计。⑶沥青混合料取样和测试取样和测试的主要目的是及时发现问题并纠正解决，以保证沥青混合料的质量，并作为指导后续生产的依据。取样和测试程序及要求一般在施工合同规范中规定，主要包括抽样频率、规格、位置和要做的试验等，取样和测试要严格遵循取样和测试程序，确保所取样品和试验结果能够反映整批混合料的质量和特性。测试的主要内容是马歇尔试验稳定度、流值、空隙率、饱和度、沥青抽提试验、抽提出后的矿料筛分试验，必要时进行残留稳定度试验。测试频率目前尚无统一规定，有些地方的施工合同规范规定每台班或每班次从沥青混合料拌和机中抽样制备3组试件，一般是在开盘后、每台班中间和终盘前各制备一组，或每250t混合料不少于一组，进行上述内容的测试，并于6h内将试验结果报告试验监理工程师。某些高速公路施工工地生产期间每天上午和下午各做一至二次抽提和筛分试验，将每次抽提和筛分试验结果及时填入汇总表中，便于分析沥青混合料的颗粒组成是否在规定的级配范围内，必要时需及时进行调整。《公路沥青路面施工技术规范》规定不同筛孔尺寸通过质量百分率以及沥青用量的容许误差列于下表项目允许偏差矿料级配方孔筛圆孔筛高速公路一般公路0.0750.075±2%±2%≤2.36≤2.50±6%±7%≥4.75≥5.0±7%±8%油石比±0.3%±0.5%应当说明，在实际工程中，特别是高速公路上，矿料级配允许偏差的控制一般均较《公路沥青路面施工技术规范》严格的多，这可从各省今年招标文件的技术规范中明确看出。上述容许误差指抽样筛分结果与混合料生产配方比集料的组成相比的误差，如果误差超出容许范围，需要对供料比例进行调整。造成沥青混合料颗粒级配不正常的主要原因为：

⑴冷料供应时，各种不同规格集料颗粒组成的变异性较大。⑵生产过程中没有经常检验各种不同规格矿料的颗粒组成，并据此调整各冷料仓的供料比例。间歇式搅拌设备间歇式搅拌设备工艺流程

热料提升石粉储存、输送沙子、碎石配料冷料输送烘干加热筛分储存计量搅拌成品料储存计量计量加热保温熔化、脱水沥青四、拌合设备的发展历程连续滚筒式搅拌设备工艺流程石粉储存、输送砂子、碎石配料冷料输送计量沥青熔化、脱水加热保温计量计量加热拌和成品料提升成品料储存间歇式：优点：采用逆流式烘干工艺热效率搞，清除骨料中的水份比较充分；二次级配和批量计量能比较精确地控制各粒径段骨料的配比和沥青用量，从而保证较为精确的骨料级配和油石比；由于热料再筛分，对砾石料规格一致性的要求也可能较低；分批拌和易于改变混合料配方，机动灵活。缺点：在高温状态下工作的热料提升，筛分、搅拌等组成装置结构复杂，容易发生故障，维修困难，工作量大，骨料在热料输送和筛分过程中热损失较大，一般骨料的加热温度应比混合料拌和温度高10~15°C，所以加大了燃料的消耗；批量拌和的工艺流程是间歇式的，存在等料的时间，降低了设备的生产率；废气中含尘量高，需要配以庞大的除尘系统。曾加了转场的负担，于是人们期望改变这些不足，产生了连续搅拌的想法。早期连续式滚筒搅拌设备构思：

烘干区搅拌区沥青喷管出口入口采取低温拌和，低污染、低能耗、生产率高、结构简单、易于维修，便于搬移为主要特点，但有以下问题：⑴残余含水量和烘干效率顺流式烘干效率低，残余含水量可达1~2%⑵蓝烟和沥青老化的问题：为了供骨料充分烘干，必须提高火焰的强度，常使排气温度大于200°C，实际排气温度大于160°C，就必然出现蓝烟及沥青老化。⑶粉尘、污染和除尘系统：由于废气温度很高，又有沥青油烟，直接进入袋式除尘可能引起堵塞，烧坏等问题，必须增加一级除尘设备。⑷沥青含量的控制和拌和均匀度：由于热骨料的残余含水量较高而又无法测定要精确的补偿骨料中的含水量有困难，因而会给沥青含量带来一定的误差。此外骨料的流量不可能没有波动，若按它的平均值设定的沥青流量在理论上就有可能造成沥青含量的不均匀，同时，要使进入拌和区的骨料与所注入的沥青之间保持一个恒定的比例，依靠手工调节是根本不可能的。此外，连续式搅拌采用的是自落式搅拌方式，应需要更长的搅拌时间，但实际结构上又限定了搅拌时间，因而拌和的均匀度较差。⑸骨料级配和粉料损失：连续搅拌比间歇搅拌少了热料筛分工序，因而集料的粒料控制，只能依靠冷料仓的配比控制来解决，控制精度较差，滚筒内高速燃气流的强大吸力容易使粉料随废气一同排出，是粉料的损失高达50%，造成了严重的粉料浪费，并加重了除尘系统的负担。七十年代后期连续式搅拌设备的重大技术改进：⑴结构上的重大改进：a、加长滚筒以增大加热空间，原滚筒长度与直径比为4：1，现长度增加了20~25%，长度与直径比为4.5~5：1，搅拌时间筒内时间b、改变了搅拌叶片加密了叶片的布置，加深了叶片的宽度并加上侧排档，供料能形成多层散布的料帘，增加了骨料与燃气的接触空间和接触时间。C、将沥青喷管从燃烧口端伸入改为从滚筒后不伸入，并采用多孔喷射。

烘干区搅拌区入口出口沥青喷管⑵燃烧技术的改进：将直接传热式改为火焰的辐射传热和燃气与骨料间对流传热的方式，因而火焰内瘦长形变为短粗形，同时加上火二次风的风量和压力改善油气的燃烧条件，此外，引入了喷油量和二次风量的自动控制系统，改系统可根据料温，自动调节喷油量和风量。⑶骨料与沥青计量系统改进：改变了以前骨料的流量与沥青的流量之间没有反馈联系的状况。利用计算机控制系统可根据砂石料的供给量对沥青喷油量进行比例控制，还可对冷骨料含水量不同和沥青密度不同而引起的误差进行修正，此外返时处理可使沥青的瞬时喷洒量与滚筒内搅拌区砂石料的瞬时流量相匹配，提高油石比精度。废旧沥青的利用使已使用较广泛的连续搅拌设备又面临较大的改进问题，废旧沥青熔化所需热量的90%需从新骨料处获得，以至于燃气幅度达315~345°C，而在沥青喷洒处的燃气幅度均为205~235°C，于是蓝烟、沥青老化、跑粒等原已淡化的老问题又突出来了，产生了逆流式滚筒—裹覆机。排气新骨料拌和机再生料沥青热混合料逆流式滚筒裹覆机九十年代连续式搅拌工艺的飞速发展：有利因素：废旧料面宽，包括许多基础结构即大量废旧水泥混凝土。沥青料本身的改性技术发展，要求加入多种添加剂。新骨料排气再生料烘干区370°C拌和区热混合料由于再生料，新沥青和粉料都避开了热的火焰和燃气，所以沥青老化，蓝烟、饱粉等问题均可解决。缺点：滚筒热负荷相当高，即增加了筒壁的损失，也降低了耐热材料的寿命。措施：筒外再加外壳，且通入冷空气，从而经预热的空气作为二次风改善了燃烧条件，该措施可是设备的效率提高4~8%。⑵内外套筒式的双滚筒方案：新骨料370°C沥青再生料排气ASTEC内筒采用和间歇式一样的逆流烘干筒，在尾部有格式的窗口。可使超加速的骨料落入外筒，再生料、沥青、粉料和各种添加剂都是从外筒上不同断面的开口处进入外筒夹层的，在夹层内形成了一个巨大的拌和空间，进入夹层的材料经浆叶的强制搅拌后成为拌和均匀的成品料从筒的另一端输出。特点：⒈采用间歇式设备一样的逆流式方案，热效率高，不会产生油滴污染石料，废气温度过高，冒黑烟等弊端。⒉烘干筒壳的热量不会进入大气而耗散掉，它被用来作为加热再生料的一种热源，再加上绝热材料对整个外筒的隔热作用，使外壳的温度可保持在50°C左右，其热效率提高，不仅高于顺流式，而且还高于传统的逆流式

双滚筒逆流式顺流式燃油消耗率含水率⒊沥青、粉料及各种添加剂的加入方式同间歇设备，不会与燃气，火焰接触，也不存在蒸汽分馏的环境。可避免沥青老化、泡粉和蓝烟等问题。⒋由于骨料可加热至很高的温度，可利用烘干筒燃气的抽吸作用将油烟、蒸汽、臭气流等吸入烘干筒内加以焚烧，保证了排烟的清洁性。⒌接火再生料能力大。（很长的拌和时间60~90s）⒍强制拌和工艺，大而浅的搅拌区，长拌和时间，拌合质量很好（可取样分析），生产率高。⒎没有热料提升和庞大的搅拌塔楼，结构简单，安装维修方便。沥青混合料搅拌设备五、沥青混合料特性1、沥青混合料的高温稳定性：在载荷作用下抵抗永久变形的能力。用马歇尔稳定度、流值和车撤试验检验高温稳定性。2、沥青混合料的低温性能：低温载荷裂缝、冰胀裂缝、反射裂缝，温度下降内部应力所致。3、沥青混合料的疲劳特性：在多次重复应力或应变低于材料极限强度的情况下，抵抗变形的能力。现行规范中用空隙率、饱和度、残留稳定度等指标表示耐久性。1、沥青混合料的高温特性：沥青混合料的高温特性习惯上是指混合料在载荷作用下抵抗永久变形的能力。沥青混合料是一种多粘弹性材料，其强度和模量都随温度升高而下降，其变化情况如下表所示，从表中可以发现，随着温度的升高，沥青混凝土强度和蠕变劲度S（载荷作用时间2s）及回弹模量E均显著下降。温度+50+200-10-35抗压强度1~22.5~58~1310~1718~30沥青混凝土强度与温度关系温度+50+45+40+35+30+25+20S(MP)E(MPa)75109142176232288344223361516683790895999沥青混凝土的蠕变劲度和回弹模量与温度关系高温稳定性影响因素：影响沥青混合料高温稳定性的因素有沥青和矿料的性质及相互作用、矿料级配、沥青用量和沥青混合料的塑性等：①沥青：为了使沥青混合料冬季不会太脆，沥青就不应太稠，同时为了沥青混合料具有必要的耐高温变形能力，采用软化点较高的沥青。沥青用量是影响沥青混合料高温稳定性至关重要的因素。下表列举了不同沥青用量对沥青混合料的内摩擦角和粘结力的影响。沥青混凝土沥青含量（%）残余孔隙率（体积%）内摩擦角（°）粘结力（MPa）5673.32.50.73030190.190.150.06沥青含量的影响②矿料的影响矿料混合料中，对沥青混合料耐热性能影响最大的是矿粉。活化矿粉与沥青相互作用结果分成两个方面：形成较强的结构膜，大大提高沥青粘聚力；降低沥青混合料的部分空隙率，降低了自由沥青的含量，提高了混合料的抗剪能力。实践表明，用石灰岩和某些冶金矿渣制成的矿粉作填料的沥青混凝土有较高的温度稳定性，用石英质矿粉做填料的沥青混凝土的温度稳定性差。上海市的研究表明，用氯化镁钙含量较少的粉煤灰作沥青混凝土的填料，能提高沥青混凝土