瀝青混合料控制管理研究論文
摘要：針對排水性瀝青路面所用瀝青混合料的特點，分析瀝青混合料生產過程中引起溫度控制偏差產生的原因，建立了溫度控制要求及設定原則，基于此原則給出了瀝青溫度控制規范、骨料溫度控制規范和排水性瀝青混合料溫度控制規范，并進行了排水性瀝青混合料的生產與設備性能相適應的相關調整及優化，實現了準確控制溫度的目的。
關鍵詞：拌和設備排水性瀝青混合料溫度控制
排水性瀝青路面是20世紀80年代以來在發達國家發展起來的一種新型路面，它是將空隙率大（一般在17～22％）的排水性瀝青混合料用于路面上面層（其下鋪不透水層）。由于此種面層機構有著多孔性的特點，可使路表積水不經排水設施而直接從路面結構中下滲而迅速排出，這樣就減少了濺水、噴霧等危害的發生，而且由于排水性瀝青路面的骨架空隙結構，增加了路表的摩擦系數及路面抗車轍能力，進一步增加了行車安全。
由于排水性瀝青路面突出的是排水機能，因此其排水性瀝青混合料的最主要的一個質量檢查評價指標是空隙率。在既定的生產配合比下，溫度對空隙率的影響最大：瀝青拌和設備生產的排水性混合料的溫度過高，則易產生物料內瀝青的流淌，形成結塊阻塞空隙通路；溫度低則現場施工作業極為困難。可以說，在排水性瀝青路面鋪裝施工中瀝青拌和樓的混合料生產是關鍵，瀝青混合料的溫度控制則是整個生產作業的核心和難點。因此，排水性混合料的生產必須在嚴格的溫度控制要求下進行。
1、瀝青拌和設備性能分析及溫度控制原則
1.1設備及路面材料的性能分析
生產排水性瀝青路面混合料比生產密級配瀝青混合料時生產能力降低約60%，降低的主要原因主要有：
(1)排水性瀝青混合料單粒度粗骨料多，瀝青拌和設備等待時間、熱料倉的儲藏量相應增加；
(2)為防止流淌，排水性瀝青混合料生產所設定溫度比通常利用粘—溫曲線得出的混合溫度低，為實現骨料的均勻裹覆，拌和時間延長；
(3)使用纖維質材作為添加劑，因材料計量、投入等使生產時間增加。
鑒于在生產瀝青排水性路面時，瀝青拌和設備的生產能力較之生產其他瀝青混合料的`能力要低的特征，為了能生產出合乎質量要求瀝青混合料，須對設備進行必要調整，通過調整瀝青拌和設備的設定參數，使之更切合排水性瀝青混合料的生產，并力求降低消耗，改善設備運行效益，提高生產效率。
1.2生產排水性瀝青混合料時溫度設定原則
使用顆粒狀纖維添加劑，在設備的攪拌裝置內完成現場改性。在形成高粘度改性瀝青混合料情況下，瀝青拌和設備溫度控制系統的溫度設定原則：
（1）骨料加熱烘干溫度在骨料提升機前處時為185±5℃，這樣才能保證混合料溫度標準不超過180±5℃范圍；
（2）保證作業施工并考慮到瀝青劣比性（瀝青混合料到施工現場溫度>160℃）；
（3）根據外界環境情況，在許可范圍內適當調節混合料溫度（環境溫度<10℃時，溫度標準定為185±5℃）。
瀝青拌和設備進行排水性瀝青混合料生產是建立在適宜的溫度控制與質量管理基礎之上的。瀝青拌和設備的控制系統采用計算機為PLG通用自動控制裝置，溫度控制通過感應器與設定值做比較并進行反饋，可全自動實現溫控。
2、瀝青溫度控制
瀝青溫度控制主要包括基質瀝青溫度控制、現場改性的高粘度改性瀝青溫度控制兩個方面。
基質瀝青的儲存溫度主要是又基質瀝青的理化性能指標決定的。瀝青儲罐的溫度是燃燒爐加熱導熱油間接獲得，儲存溫度一般依基質瀝青的物性不同而有所差異，適宜的儲存溫度可以確保長時間儲存不會影響瀝青的性能，通常基級瀝青儲存溫度設為110-130℃范圍。拌和設備正常施工時，瀝青溫度應達到使用溫度才允許生產，使用溫度是依照基質瀝青的粘度曲線設定，由燃燒爐加熱溫度自動控制系統獲得。基質瀝青使用溫度一般為150～170℃范圍。
由于高粘度改性瀝青是由基質瀝青在使用溫度時進入攪拌鍋，同時與高熱骨料、纖維添加劑混合，利用熱骨料的高溫現場形成，因此高粘度改性瀝青溫度的控制主要也是由基質瀝青使用溫度與熱骨料溫度決定。其溫度范圍為160～175℃。
生產排水性瀝青混合料與生產普通瀝青混合料相比，瀝青溫度控制差別不大。瀝青拌和設備的導熱油加熱及油溫控制系統可方便實現瀝青溫度的自動調節。
3、骨料溫度控制
3.1骨料“料簾理論”
(1）與生產普通的密集性混合料相比，排水性混合料骨料是不連續的，形成的骨料簾也是不密實的。瀝青拌和設備在干燥器出口設有紅外溫感、自動控制裝置，這樣當遇到斷級配骨料簾時，溫度自動控制系統顯示的溫度與實際骨料溫度就會出現偏差，溫度感應控制系統無法測到真實的骨料溫度。
為此，通常情況下瀝青拌和設備在生產排水性瀝青混合料時，加入過量細集料，除了消耗掉相對過剩的烘干能力因素外，主要是通過細骨料加入構建密實的料簾，使瀝青拌和設備的溫度自動控制系統能真實反映加熱后的骨料溫度。
傳統細填料充當降溫劑，增加物料進給量，吸收過剩多余熱能，多余物料從溢料管溢出，造成燃料、物料浪費；物料即使可重復使用，受熱后也會造成物料性能變化。
(2）在生產過程中研究中可知，當骨料粒徑變大混合料變粗時，紅外感溫系統顯示溫度比實際測得料溫有變大的趨勢；在不加細料情況下與普通混合料相比，紅外感應溫度與真實料溫相差約10～20℃。
因而可以據此掌握骨料粒徑大小與設備紅外感溫系統顯示之間的變化關系，探索出設備溫控系統在不加細料情況下實現自動真實的對熱骨料的測控。當冷骨料各種粒度相對穩定時，排水性瀝青混合料的熱骨料形成的是穩定的不連續料簾，這樣就可以利用紅外感應溫度與真實料溫之間相對溫差進行效正，實現自動真實測控。測控溫度誤差不大于±5℃，完全符合排水性瀝青混合料溫差控制需要。
(3）為實現平穩溫控，在排水性瀝青混合料生產中還需對原材料的干濕程度有一定的認識。增加物料含水量，以含水量的增加來降低燃燒器烘干能力，但存在含水量不均時溫度控制更難以穩定的問題。
燃燒器根據實際含水量進行有效調整與之相配的烘干能力，含水量均勻性對骨料的烘干能力影響很大，含水量每降低1%。生產能力約下降10%。因此含水量不均，則易產生骨料加熱溫度過高或者過低，難以控制。再者各種骨料的顆粒徑均勻性的影響，骨粒徑均勻性若不穩定，則特別易形成不穩定、不連續、斷繼配料簾，使紅外測溫更難反映真實溫度。
料簾理論的提出運用，克服了多加細骨料產生的一系列缺陷，使瀝青拌和設備生產排水性瀝青混合料成為現實。實現了在骨料粒度相對穩定、含水量變化不大情況下排水性瀝青混合料時的準確溫控，是拌和設備溫度控制的重大突破。
3.2燃燒器系統技術改造
為有效地解決烘干能力與生產排水瀝青混合料匹配的問題，在更大程度降低原有系統的烘干能力，對燃燒器系統進行了改造調整。
(1）把噴油嘴變小（由φ4減小至φ3.5），減小單位時間的進油量，從整體上降低其烘干能力；
(2）調整燃油壓力及進風量，匹配適合的風、油比，改善燃燒性能；
(3）優化燃燒器系統參數，使進入噴油口的燃油系統壓力為25～30MPa，耗油量降為4.5～5.0kg/t，改善了設備的經濟性能。
總體上解決了因瀝青拌和設備生產排水性瀝青混合料時生產能力下降產生的與設備烘干能力相匹配的問題。
3.3生產循環周期的優化
在設備PLC微機自動控制系統，有許多影響設備運行的內部參數，決定著設備運行的穩定性及稱量系統的準確性，影響著生產循環周期。
（1）優化瀝青拌和設備內部參數。其中對循環周期有影響的是：骨料稱量穩定時間、粉稱量穩定時間、瀝青稱量穩定時間和拌鍋卸料開啟時間等；
（2）瀝青噴油方式。噴灑式比流淌式更易均勻包裹骨料，拌和時間可以相對縮短；
（3）改進添加劑輸送方式。采用在攪拌裝置上側喂料的顆粒纖維直接加入法，由人工直接將纖維素用一個定量容器，在粗集料放料的同時投入攪拌裝置內，使纖維素與礦料干拌15～18s后，再噴灑瀝青進行拌和。濕拌時間為40s，總拌和時間由原有的64s降低為58s，即可做到穩定劑充分打開并拌和均勻。比傳統鼓風輸送方式更便捷可靠，節省時間。
進行合理優化后，相對縮短每批次生產循環周期增大進料量，改善烘干能力相對過剩矛盾，設備運行也更可靠平穩。
4、混合料溫度控制
為及時準確地知道瀝青拌和設備生產的成品混合料溫度，在設備的攪拌裝置成品料出口處設置額外的料溫檢測裝置及顯示儀器，使反饋的料溫更加及時準確便捷。
排水性瀝青成品混合料在成品儲倉內存放的時間不宜過長，因為放置久易產生高溫混合料內瀝青流淌，加上因其骨料粗溫度易散失，就會影響物料性能，也容易發生與倉壁的粘連。所以原則上要求排水性瀝青成品混合料在倉內存放時間不超過兩個小時。
在寒冷季節，5℃以下或5℃以上但風力較大不得以瀝青拌和設備進行生產時，采取比正常情況下相應高出一定值。為避免瀝青的高溫流淌及劣化現象發生，設定的溫度不高于必要的混合料溫195℃。
施工方法直接決定工程質量，排水性瀝青混合料施工中對溫度控制特別重要。一般瀝青拌和設備進行排水性瀝青混合料的生產時，為尋求生產排水性瀝青混合料的技術改進與提高，應對生產施工過程、溫度控制變化情況、技術改進的相關參數及影響溫度控制的相關數據進行記錄整理。排水性瀝青混合料施工的記錄不僅是對生產技術溫度控制的不斷完善有利，而且也為以后排水性的瀝青混合料施工溫度管理規范化提供了寶貴的基礎資料。
5、結論
通過本文分析，可以得知生產排水性瀝青混合料的溫度控制原則，并以次原則為依據優化設備運行參數，同時得出排水性瀝青混合料在生產、儲存過程中哪一個或哪幾個因素是影響其溫度控制的因素，從而針對這些因素在瀝青拌和設備上采取相應的溫控措施；通過對設備的生產能力降低（為正常生產的40％～70％）；瀝青的控制溫度（生產一般瀝青混合料時差別不大）；骨料的控制溫度（不采用加入過量細骨料的方法，而采用經驗公式以求真實的測溫）；改造燃燒烘干系統與生產能力降低相匹配，降低設備的烘干能力；瀝青混合料的溫度控制等一系列技術措施，為實現準確溫度控制提出了現實依據。當然在瀝青混合料的生產中還有一些有待完善的地方，如溫控偏差受骨料粒徑影響規律尚需在生產實踐中進一步總結，對烘干系統改造后易發生火焰燒烤烘干筒內壁現象，骨料在攪拌裝置拌和時間長引起的磨損加速問題。所以瀝青拌和設備生產排水性瀝青混合料還需要與設備結構性能進一步優化相協調。
參考文獻
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