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沥青混凝土路面大功率摊铺机施工离析控制

  • 发布日期:2021-06-20
  • 有效期至:长期有效
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沥青混凝土路面施工离析,使沥青混合料偏离最佳设计配合比,其力学性能和使用性能发生很大变化,以至于使路面薄弱点产生早期破坏,从而诱发路面大面积损坏。路面早期破坏很多时候是因为路面材料离析而造成的,例如:路槽、车辙、结构松散、泛油。而离析是施工中最难控制的现象,它与材料、施工工艺,尤其是施工设备密切相关。解决路面离析问题,是很多路面工程师、机械工程师共同的希望,有必要全方位、系统地进行研究和分析。  理论上大功率摊铺机在原理和性能上具备控制离析的条件,但是在国内还缺乏实际应用的经验,更没有被相关规范和质量监督部门认可。目前的《公路工程质量检验评定标准》中,对离析又恰恰缺乏量化指标,路面施工质量关键的评定指标,往往是靠肉眼来判断,难免存在不精确问题。  进一步改进大功率摊铺机,从性能方面进行优化和实用化是解决离析问题的努力方向,同时,需要通过现场应用建立完善的配套控制工艺。另外,建立路面离析程度的量化标准和相应的简单适用的检测方法,也是控制路面离析需要做的工作。    1 沥青混凝土面层离析的分类和成因  沥青混凝土离析按外观形式分为条状离析和块状离析,有横向离析、纵向离析和竖向离析,有规则离析和不规则离析。产生离析的原因很多,例如地产材料控制不严,变异大,受石场加工能力不稳定影响;外购材料的变化,受场地堆料方式、堆料过高影响等。施工工艺和操作方式不当将产生严重的离析,停机待料、梯形摊铺速度差,搭接宽度控制不当,过快收斗和不及时碾压等均属于不合理工艺。不规则离析,往往是施工工艺造成的,而规则离析,大多是由于摊铺机的性能所决定的。  从近几年沥青混凝土路面施工的过程看,拌和楼和摊铺机质量的好坏为沥青混凝土路面离析的主要原因。摊铺离析目前在路面施工中是最难控制的,为此国内外均试图从摊铺机的改造入手,目前国外机型主要有Super21002C(Vogle),ingersoll2randABG525,国内也有同类产品,陕西中大公司研制了DT1400型大功率摊铺机,这些改进型设备为解决路面摊铺离析和提高平整度提供了可能。    2 摊铺机械控制离析原理    2.1 摊铺机械的缺陷  目前的摊铺机原理,对物料的输送和分布由通过刮板输送和螺旋分料器两个环节组成。刮板是一种平移式分层输料装置,对物料不会产生新的搅拌混合作用,因而对前几道工序产生的物料物理和温度离析不能改善。为此,近几年来兴起在摊铺机前加置物料转运车的工艺进行尝试,通过其保温、加热、搅拌等作用使混合料温度和物理离析得到有效改善。对摊铺机自身而言,改善离析和提高摊铺平整度的作用,主要通过螺旋分料器的结构以及运动学参数设计来实现。  级配混合料(包括基础和面层)中的内摩擦力作用以及物料与输料螺旋之间的外摩擦力作用影响着螺旋的输料和二次搅拌(拌和机为一次搅拌)的效果,合理的摊铺机螺旋分料器应具有良好的搅拌物料的能力,使前期工序产生的物料离析得到有效改善,同时满足摊铺宽度上不同部位所需物料量,使平整度得到保证的综合功能。这就是螺旋分料器设计的最终要求,也是摊铺机提高性能的合理途径。  目前,多数小功率摊铺机的实际情况是,物料的内、外摩擦力作用造成大粒料容易被送往螺旋分料器两侧,摊铺宽度增大则离析加重。主要原因在于,其螺旋分料器工作参数设定存在缺陷,强调物料输料高度位于螺旋分料器中心上方叶片直径2/3处为宜,由于螺旋分料器内料位较低,需要较高的工作转速才能满足输料量(高达100r/min左右,甚至更高)要求,在调整抛撒、快速推移运动中,不同粒径物料再次离析。这种思想的实质是沿用了传统的螺旋设计理论,即螺旋分料器的主要功能是均匀输料和布料,而未能赋予螺旋分料器二次搅拌功能以改善前期工序产生的物理和温度离析。    2.2 大功率摊铺机离析控制机理  大功率摊铺机(功率160kW以上,最大摊铺宽度16m,最大摊铺厚度500mm)的设计理论就是,通过具有二次搅拌以改善离析与均匀输料和布料综合功能的抗离析、大生产率螺旋装置设计,辅以整机与螺旋驱动大功率配置,实现单机大宽幅、大厚度、抗离析一次成型摊铺作业,改善离析,改善双机并幅摊铺接缝离析。其主要特点为:增大螺旋输料能力,降低螺旋驱动转速,增加螺旋二次搅拌功能,减小螺旋起动工作的冲击和加速度使之平稳缓慢起动。  (1)物料满埋螺旋工作。  这是增大输料能力,降低螺旋转速,增加二次搅拌作用,避免横向离析的关键,也是一种新理念。提高刮板和螺旋料位传感器料位控制点,是实现这一理念的外部形式,其内在实质是:加大螺旋的驱动转矩,并改变驱动器方案。改变常规摊铺机采用高速轴向柱塞马达加减速机的传动方案,直接采用低速径向柱塞大扭矩马达驱动,并且将常规摊铺机700ml/r左右的马达等效排量增加到1300ml/r,转矩和功率与ABG-423相比增加了一倍。物料满埋螺旋将转速降低到80~90r/min或以下,有效防止大颗粒物料随输送距离增大而运动加剧的横向离析,同时由于螺旋埋于物料底部而增加二次搅拌效果,改善前期工序产生的温度与物理离析。  低速大扭矩马达除可满足物料满埋螺旋需要更大驱动转矩的要求外,还由于这种马达具有起动效率高,带载起动能力强,起动平稳的优点,可以避免高速马达加减速机由于起动效率低,在频繁间断工况下产生的冲击起动现象,减小了物料的冲击推扬离析。物料满埋螺旋,增大输料量并增加螺旋驱动能力还为大厚度一次成型摊铺基础材料提供了可能性。  (2)采用变径螺旋设计。  摊铺机的螺旋分料器是一种半开放式的结构,与通常的封闭式螺旋输料器将物料全部输送情况不同的是,它在分输料过程中一边卸料一边输料,最终将物料均匀地布送于熨平板的整个幅宽上。因此,不同位置的螺旋应有不同的输料能力,这要求螺旋分料器应有适应这一性能要求的不同升角或直径。变升角设计有制造困难、互换性差、且搅拌不均的缺陷,DT1400采用变径螺旋设计,螺旋自内向外直径逐渐减小,整体断面包络线呈梯形,考虑到制造的方便,可以近似为几种间断的直径结构。这样在分料工作中,可以达到全部螺旋满埋物料工作且搅拌强度一致的效果,除了有效防止横向离析外,还可保证不同宽度位置上摊铺物料的密实度一致、平整度一致。
 
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