目标配比与生产配比相协调的沥青拌合站的调试(公路工程).doc

目标配比与生产配比相协调的沥青拌合站的调试
周卫峰1 孙妍枫2 李源渊3
(1天津大学管理与经济学部 2天津市高速公路集团有限公司 3天津市市政工程研究院）
摘要：针对目前沥青拌合站调试过程中目标配合比与生产配合比设计结果脱节的问题，从冷料计量系统的标定、热料仓筛孔的选择和目标生产配合比的协调三方面进行了分析，提出了严格按照目标配合比设定冷料比例后，不依据优化的级配计算结果，而是根据目标配比所对应的热料仓实际热料比例确定生产配合比的方法，有效解决了生产过程中的溢料等料问题，提高了生产效率和混凝土质量，并进行了实际工程验证.
关键词:沥青拌合站 目标配合比 生产配合比 协调
我国沥青混凝土采用目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三阶段进行设计，在目前工程使用的沥青拌合站大都为间歇式拌合设备的情况下,就要求目标与生产配合比设计必须保持高度的协调，才能在拌合站工作过程中既最大限度地保证生产效率,又能够生产出性能优良的沥青混凝土,实现设计意图。
而目前在实际施工中，目标配合比设计结果与生产配合比设计结果基本上各自独立,相互脱节.沥青拌合站生产时往往偏重于严格控制热料仓比例即注重于生产配合比的设计意图的实现,而对目标配合比设计结果即冷料仓比例则在施工前期很少做基础工作,大都在施工过程中根据热料仓比例及等料溢料情况进行调整，带有一定的随意性。这就使得一旦原材料出现变异，或热料仓出现等料溢料现象时，操作人员在没有理论依据的情况下根据经验进行调整。一种结果是如果继续按照既定的热料仓比例进行生产，则浪费及生产效率低下同时发生，另一种情况是如果随意调整热料仓比例,混合料质量又难以保证。
针对以上问题,结合某高速公路工程实践，本文从冷料计量系统的标定、热料仓筛孔的选择和目标生产配合比的协调等三个方面进行了分析，并提出了解决办法.
1 冷料比例的确定与料仓计量系统的标定
1。1冷料比例的确定
冷料比例的确定属于目标配合比设计阶段的任务。承包商在选择石料时应选择质量符合规范要求，级配基本稳定的各档石料.目标配合比设计过程中根据具体工程实际情况对级配进行优化在实验的基础上,根据设计结果提出路用性能最佳的级配即各档料最佳的比例，承包商根据最佳石料比例生产或外购石料.
1。2 冷料仓计量系统的标定
冷料仓计量系统的标定是非常重要的基础性工作，一旦冷料仓计量系统标定完成，其成果对今后的生产将具有极其重要的指导作用。
冷料仓计量系统的标定主要是确定各档原材料在规定时间内皮带运输量与皮带转速之间的回归关系。标准图如图1.
图1 冷料仓标定曲线标准图
对冷料仓标定步骤如下：调节冷料仓出料阀门位置并且固定好,根据经验即拌和楼预计产量选定3-4个不同的皮带转速，在设定的时间内测定不同皮带转速与流出重量之间的关系，根据测定的数值，利用线性趋势线确定皮带转速与冷料流出质量的线性关系，并确定回归公式.
冷料标定曲线及回归公式确定后，根据拌合楼设定产量和各规格冷料供料比例(目标配合比)，可以根据回归公式计算确定各料仓的皮带转速，指导实际生产。
但是目前在实际生产中,施工单位对此重视不够,甚至省略了对冷料仓的标定。对各冷料仓皮带转速的确定完全凭借经验,没有考虑原材料密度、颗粒形状及含水量等因素的影响;同时也缺少理论依据,造成实际供料质量与设定值偏差较大。应该说对拌合楼冷料仓的标定不准确或者没有标定是造成拌合楼出现等料溢料现象的一个主要原因。
2 热料仓筛孔的选择
进行拌合楼热料仓筛孔的选择，要遵循两个基本原则:一是以关键筛孔作为分级筛孔，以方便施工中对级配的调整与控制；二是使各热料仓比例均匀。
在实际施工中对筛孔的选择除了遵循上面的两个基本原则，还要参考拌合楼热料仓数量、各热料仓容积、原材料规格和混合料类型。
参考《沥青路面施工技术规范》,沥青拌合楼用筛与试验用方孔筛等效尺寸见表1。表1提供的等效尺寸只是参考值，不一定适合每一个拌合楼,在进行拌合楼振动筛尺寸选择时要结合热料仓、原材料筛分数据进行适当的调整.一般地，拌合楼振动筛最大尺寸要比表1中最大粒径对应的等效筛孔小。
表1 沥青拌合楼挂筛与试验用方孔筛等效尺寸
方孔筛(mm）
31.5
26.5
19
13。2
9.5
4.75
2.36
等效筛孔mm）
35
31
22
16
11
7
3或4
3热料仓计量系统的标定及热料比例的确定
3.1热料仓计量系统的标定
对热料仓计量系统的标定包括对热料仓骨料称量系统的标定和各热料仓计量系统补偿值的确定两部分。在进行热骨料称量系统的标定时要注意校验质量的选择,校验质量最好在称量装置量程的50％-90%且多选几个点进行标定。对于各热料仓计量系统补偿值的确定要通过多次修正来确定,也要考虑出现等料溢料现象时修正值的变化。在进行冷料仓的标定过程中,如果料需要通过热料仓,可以采取铲车接料利用地磅再次称量的方法对热料仓骨料称量系统和确定的各热料仓计量系统补偿值进行验证。
热料仓计量系统的正确标定是拌合楼正常生产的前提。在正式施工前要模拟拌合楼等料溢料现象，提出相应的修正值。
3.2热料比例的确定
热料仓热料比例的确定属于生产配合比设计的内容。热料比例的确定应从生产能力、热料仓储存能力及级配要求、冷料原材料状况等综合考虑，不能再根据计算机计算结果直接确定。因为计算机计算结果只考虑最佳级配的问题,最终导致目标与生产配合比设计不协调。因此应根据实际情况确定热料仓比例。
具体措施如下：首先根据预定生产能力及冷料标定结果确定皮带转数，严格按照目标配合比比例出料（出料数量不致使热料仓溢料，建议根据实际情况确定50～100吨）。其次准确称量进入每个热料仓中的热料质量,原则上,每个热料仓中分配的热料质量，即每个热料仓中热料所占比例即为生产配合比热料仓初定比例.再次，将确定的热料仓比例按照筛分结果计算合成级配，如距最佳级配有一定差距,则进行微调，如差距不大，则按照分配比例进行生产.
4 目标生产配合比的一致性问题
目标配合比设计提供了冷料仓供料比例，对确定的级配进行了性能验证。生产配合比根据目标配合比提供的级配确定热料仓供料比例，但是在施工中实际上经常存在生产级配与目标级配相差较大的问题。造成上面问题的原因主要有：目标与生产配合比用料（原材料和热料仓热料）的取样没有代表性；目标配合比用料与实际生产用料的变异性较大;拌合厂原材料的不正确堆放造成原材料的离析等。
如果不能很好的解决目标与生产配合比之间的不一致性问题，造成的后果就是拌合楼出现等料溢料现象、实际生产级配的性能没有进行验证等。所以要采取措施保持目标与生产配合比的一致性.首先应该保证目标配合比用料与实际生产用料的一致性，严格按照集料试验规程上关于原材料取样要求进行取料;其次要加强对拌合站原材料堆放的管理.为此，提出拌和楼调试步骤：
（1）筛分冷料级配，采用计算机配合，计算冷料最佳比例，根据确定的冷料比例生产或购进原材料。
(2）确定冷料仓标定标准曲线,根据各档料比例、回归方程及预估产量确定皮带转数。
(3）选择热料仓筛孔尺寸。
(4)根据冷料比例上料(数量控制在50～100吨之间），根据进入各热料仓的热料比例确定热料仓比例。此时应特别注意最好避免根据热料仓筛分用计算机计算热料仓比例。
（5）如原材料发生变异，则重复1、2、4工作内容，确保生产效率高、混合料质量好。
5 工程实例
5.1 概况
某高速公路下面层为AC-25沥青混合料,拌合楼为日工3000型,热料仓数量为4个，冷料仓数量为5个。原材料规格为： 10-30mm、10—20mm(两种)、5—10mm及0-5mm石灰岩。
5。2目标配合比冷料比例及冷料仓的标定
目标配合比确定各档料供料比例见表2
表2 冷料仓供料比例（质量比）
矿料规格
10-30
10-20（1)
10-20(2）
5—10
0—5
供料比例(%）
15
20
18
16
30
根据目标配合比，冷料供料比例不存在某档料偏少现象,为了满足施工进度的要求,在进行冷料仓标定前，将各冷料仓出料口调至最大并且固定好。拌合楼冷料仓皮带工作转速为5—50，选定15、30和45三个转速，各档料固定时间（选取5分钟）上料进行冷料仓的标定。标定结果及标定曲线见表3及图1：
表3 各档料不同转速下供料质量（5分钟）
矿料规格及供料质量(吨）
皮带转速
10-30
10-20(1）
10—20（2）
5-10
0-5
15
1.80
1.90
1.85
1.98
2.11
30
3。58
3。84
3.68
3。99
4。26
45
5.34
5.73
5.55
6.02
6.40
回归系数K
0。142
0。133
0.123
0。127
0。119
根据各冷料仓标定曲线线性回归方程就可以确定拌合楼不同设定产量下对应的皮带转速，见表4。
表4 不同小时产量的各档料皮带转数
小时产量(吨）
10—30
mm
10—20（1）
mm
10-20（2）
mm
5-10
mm
0—5
mm
180
15.8
21。1
19。0
16.9
31。7
200
18.8
25。1
22。6

20。1
37。6
220
22.4
29.8
26.8
23。8
44。7
240
23。6
31。5
28。3
25.2
47。2
260
27。3
36.4
32.8
29.1
54。6
至此,冷料仓标定工作完成。
5。3 热料仓筛孔的选择
由于进行下面层施工前,已经进行了联结层ATB-25的施工。在进行ATB—25施工前初选筛孔尺寸为35、19、11和3（3＊3），上料进行热料仓筛分，发现存在部分超粒径的集料不能筛除，对拌合楼进行了调试(包括筛分振动力和筛子安装角度等），但是仍不能消除，将最大筛孔尺寸改为32后,有效的解决了上述问题；选择3*3的筛子在施工过程中取料进行热料仓筛分发现1#和2＃热料仓级配波动较大,主要是由于3＊3的筛子堵筛造成的，将尺寸为3＊3筛子改为3＊4后上述问题得到了有效的解决。建议在进行筛孔选择时，最大筛孔要较«沥青路面施工技术规范»中的等效筛孔偏小一些，便于消除超粒径问题；最小的筛子选择3*4，一方面易于合成级配的控制，可以保证热料仓矿料的级配,另外也降低了拌合楼堵筛的几率。
AC—25沥青混合料施工选定筛孔尺寸为32、19、11和3(3*4）。
5.4热料仓比例的确定
确定拌和楼小时产量240吨,查表4，按照相应的皮带转数上料70吨左右，停止上料后，精确称量各热料仓热料重量,结果见表5.
表5 热料仓仓料重量及比例
仓号
1
2
3
4
矿粉
重量（吨）
16
18
11
24
0
比例（％）
23.2
26。1
15.9
34.8
0
最终生产比例（%）
22。3
25。0
15。3
33.4
4.0
根据以上确定的比例及热料仓各仓料级配筛分结果,合成级配曲线见图2。由图2，根据计算机计算的目标级配与根据仓料比例计算的生产级配差别很小，因此可以根据表5最终生产配合比比例进行混合料的生产。
图3 目标级配与生产级配比较图
5.5 施工过程控制
在施工过程中强化对冷料仓用料的筛分，发现某档料变异较大时依据标定曲线及时调整皮带转速.要求实验室每天进行一次热料仓筛分试验,当热料级配出现较大波动时，首先加密筛分，同时检查拌合楼是否有堵筛、筛孔破损等问题;目测各冷料仓用料并结合冷料筛分结果，必要时对热料仓比例进行调整。
6 结论
（1)对拌合楼筛孔尺寸的选择选择除了需要遵循的基本原则，还要综合考虑拌合楼热料仓数量、各热料仓容积、原材料规格和混合料类型等，合理的选择筛网尺寸,是避免拌合楼出现等料溢料现象的前提。
（2）拌合楼冷热料仓必须进行准确标定，尤其是冷料仓，当拌合楼出现等料溢料问题时，根据本文提出的调试方案，可以及时的解决直到避免拌合楼出现等料溢料问题。
（3）本文提出的拌和楼调试方法,有效地解决了生产配合比与目标配合比相脱节的问题，对于提高生产效率，减少甚至避免拌和楼溢料等料现象及提高混合料拌合质量具有一定的指导意义。
参考文献:
1 张厚记。湖北省京珠高速公路沥青路面施工检测与控制. 交通科技, 2001 (5） :12~14
2 吕伟民.沥青混合料设计原理与方法. 上海: 同济大学出版社, 2001. 224~227
3 秘锡胜等。沥青拌合楼溢料和等料现象的研究。 交通科技， 2005 （3) ：97~99