沥青混合料拌和楼产生溢料的控制方法

沥青混合料拌和楼产生溢料的控制方法
米勇
【摘要】根据沥青混合料间歇式拌和楼的生产流程,分析了溢料产生的原因,并进一步提出了控制溢料的方法.最后阐述了某高速公路互通工程路面结构下面层的AC-25C型沥青混合料拌和生产过程,验证了控制方法的正确性,避免了生产溢料现象的发生.
【期刊名称】《建筑施工》
【年(卷),期】2018(040)008
【总页数】4页(P1416-1419)
【关键词】沥青混合料;拌和楼;溢料;控制
【作者】米勇
【作者单位】浙江省衢州市交通建设集团有限公司浙江衢州 324000
【正文语种】中文
【中图分类】TU535
沥青路面结构施工需要大量的混合料，但在沥青混合料间歇式拌和楼的生产过程中，经常出现因多种原因而引起的溢料现象，会造成混合料级配不良、拌和生产效率降低等问题，影响沥青混合料的拌和质量与生产稳定性。

针对上述情况，本文根据拌和楼生产流程，进行了溢料产生的成因分析，提出了加强集料质量控制、合理选择热料筛孔尺寸、目标与生产配合比相互协调等溢料的控制方法。

1 沥青拌和楼生产流程
沥青混合料一般采用间歇式沥青拌和楼进行拌和生产；拌和楼主要由监控操作、冷料供给、烘干加热、提升储存、振动筛分、除尘去粉、沥青供给、粉料输送、称量及拌和设备等系统组成。

其生产流程为：不同规格集料由多个冷料仓完成储备，并由变频电机带动自流进行初级配料；集料混合后被输送进入干燥机，干燥加热及去尘的集料由提升机送入振动筛分机，分级后热集料进入不同粒径的热料仓内待存，热料计量系统按生产配料比例分别称量热集料；然后再按配合比要求比例称量加入粉料和热沥青，由拌和机将混合料搅拌均匀后放出储存待用（图1）。

2 生产溢料的成因分析
间歇式沥青拌和楼各结构组成系统与拌和生产流程通常是固定不变的，因此，对拌和楼出现生产溢料的原因进行如下分析。

图1 沥青拌和楼生产流程
2.1 集料质量不稳定
公路工程沥青路面所用不同规格集料基本上都是就地取材，料源较为分散，来自工程项目附近不同规模的碎石料场；而这些料场所开采岩石性质不一样，集料加工工艺、破碎设备和振动筛规格型号也不尽相同，造成名义上同规格集料的相关技术参数有所差异，颗粒级配范围波动较大；而沥青拌和站在组织集料进场时又把这类同规格的集料堆放在同一储料仓内，使集料间发生混料或离析，破坏了集料本来的自然级配，也就造成同规格集料级配的不均匀性进一步加剧，导致实际集料级配偏离或超出目标级配范围界限，将使冷料仓供料基础改变而难以控制进料平衡，造成经烘干加热及二次振动筛分后进入不同热料仓的集料比例发生变化，从而导致某个规格的热集料出现生产溢料或等料。

以某路面工程AC-25C型沥青混合料所用的10～20 mm规格集料为例分析：2#热料仓规格为3～6 mm、3#热料仓规格为6～11 mm、4#热料仓规格为11～19
mm；正常情况下10～20 mm规格集料加热过筛后应分别进入3#、4#热料仓内，若该规格集料颗粒偏粗、级配偏向或超出范围上限，则会造成进入3#仓的热料不足，而进入4#仓的热料较多，破坏了原有的供料平衡而使4#仓热集料出现生产溢料；反之，若该规格集料颗粒偏细、级配偏向或超出范围下限，则会造成进入4#
仓的热料偏少，而进入2#或3#仓的热料较多，与拌和楼生产配合比要求比例不匹配，此时4#热料仓将出现等料，而2#或3#热料仓会出现生产溢料。

沥青混合料所用集料的含水量不能在生产过程中保持相对稳定，特别是细集料的含水量变异性过大，容易造成颗粒间粘附结块并促使冷料仓内起拱，阻碍冷料连续自流通过出料口，导致进料不均匀而破坏原有冷料供给平衡，同样会使二次筛分后进入不同热料仓的集料比例变化，特别会造成细集料热料仓数量偏少出现等料，可能会引起其他规格的热料仓出现溢料。

2.2 热料筛孔尺寸选择
由于受拌和楼结构设计限制，热料振动筛分机布置形式及其筛网长度已确定，选择及布置拌和楼热料振动筛网时，原则上应以关键筛孔作为热料仓分级筛孔，并能保持过筛后各规格热料入仓比例均衡。

以关键筛孔作为热料仓分级筛孔，其筛孔等效尺寸能与试验用筛孔尺寸相互对应，可以协调生产过程中集料级配筛分检测，便于进行集料级配的调整与控制，保持各规格热料供料比例基本均衡；如热料筛孔尺寸选择不合理而过大或过小，容易引起某种规格热料入仓比例失衡，导致该热料仓出现生产溢料或等料。

2.3 目标与生产配合比不匹配
沥青混合料配合比是按目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证等3
个阶段进行设计的，目标配合比是确定冷料仓供料比例的基础，生产配合比是根据目标配合比提供的级配确定热料供料比例。

但在沥青混合料实际生产中，由于如下原因时常造成集料的生产级配与目标级配相
互不匹配，而使冷热料的供料比例失衡：一是在进行目标配合比设计时对各规格集料取样没有代表性，未能按要求在料堆不同部位分别采取样品并混合均匀，导致冷料样品筛分试验结果与实际级配存在差异；二是进行生产配合比设计时对热料取样也没有代表性，未能在拌和楼较大生产工况下对热料仓采取样品，造成热料样品筛分试验结果与实际级配也存在差异。

因此，如不能使冷料级配与热料级配相互匹配，合理解决生产与目标配合比有效转换与供料平衡，将导致热料仓不同程度地出现生产溢料或等料。

3 生产溢料的控制方法
沥青拌和楼出现生产溢料，会降低拌和生产效率，影响沥青混合料的拌和质量和稳定性；因此，对沥青混合料生产过程采取有效的控制方法显得十分重要。

3.1 严格控制集料质量
严格控制集料质量是解决拌和楼溢料的关键工作，保持集料级配均匀性是预防热料出现生产溢料的基础措施。

1）在选择沥青混合料所用集料料场时，技术人员应广泛深入各料场实地考察，对不同料源的各类集料进行现场取样并检测相关技术指标，判断集料质量是否符合施工技术标准要求，再确定满足施工需要的多个料源地。

2）根据沥青混合料技术要求对选定的集料厂家进行交底，统一规定集料破碎工艺和振动筛孔规格尺寸，对各料场试生产的集料取样检测，满足标准要求后才可进行大规模生产储料。

3）当集料采购进入拌和站时，技术人员应先目测判断集料外观质量是否符合规定，再取样检测颗粒级配等指标是否满足技术标准要求，如相关技术指标不合格，则坚决不能验收并将该批集料清退。

4）经检测合格的集料应在硬化场地上按不同规格分仓隔离储存，以避免不同集料之间相互混料。

5）尽量避免雨天采购集料，以保持进场集料含水量稳定。

6）储料仓顶部应设置防雨遮阳篷，以避免雨水浸透集料造成含水量变异而影响集料下料时的自由流动性。

3.2 合理选择热料筛孔尺寸
由于热料振动筛布置形式及其筛网长度已由拌和楼结构所确定，在选择热料振动筛网时应特别注重关键筛孔尺寸的选择，保证振动筛网筛分效率，使热料级配与目标级配总体匹配，保证过筛后各规格热料入仓比例均衡，防止热料出现生产溢料。

根据JTG F40—2004《公路沥青路面技术施工规范》并结合工程施工经验，选择间歇式沥青拌和楼振动筛网等效筛孔的参考尺寸如表1所示。

表1 间歇式沥青拌和机用振动筛等效筛孔（方孔）尺寸标准筛筛孔/mm 振动筛筛孔/mm 标准筛筛孔/mm 振动筛筛孔/mm 2.36 3 19 22 4.75 6 26.5 30 9.5 11 31.5 35 13.2 15 37.5 41 16 19——
如某路面工程AC-25C型沥青混合料生产时拟用5个热料仓，综合考虑选择在2.36、4.75 mm和最大粒径31.50 mm等3个关键标准筛孔的基础上，再补充约为最大粒径1/4及1/2尺寸的标准筛9.50 mm与16 mm作为热料仓分级筛孔，拌和楼振动筛拟设置5个等效筛孔尺寸分别为3、6、11、19、35 mm的筛网控制各热料分仓进料，则经振动筛分后的热料级配与实验室用对应的标准筛筛分级配能基本保持一致。

在生产过程中，还要定期对拌和楼振动筛筛网进行检查，防止筛网破损或堵塞而影响热料筛分效率；若振动筛网磨损量超过允许范围，应及时更换筛网，避免热料级配和进料比例发生变异而出现溢料。

3.3 目标与生产配合比调试
在沥青混合料生产过程中，合理协调配合比之间的等效转换，对目标配合比与生产配合比进行调试，保证冷热料供料比例平衡，是有效避免拌和楼出现生产溢料的核
心环节。

3.3.1 冷料仓流量标定
拌和楼冷料仓流量标定属于目标配合比内容，冷料进料量是由冷料仓供料皮带电机频率与冷料仓斗门开度决定的；对冷料仓流量标定就是依据目标配合比，试验确定各冷料仓皮带电机频率与冷料流出质量的相关性。

冷料仓流量标定时，首先调节各冷料仓出料斗门开度并固定其位置；然后在冷料仓供料皮带调频电机额定工作范围内选取多个频率（一般选取3～4个），在规定时间内分别测定各冷料仓供料皮带电机频率与不同规格冷料流出质量的相关数值；最后根据实际所测数据，利用线性趋势确定各冷料仓皮带电机频率与冷料流出质量的线性关系图。

根据流量标定的线性关系图，以沥青混合料拌和楼设定生产量和目标配合比为基础，就能确定各冷料仓皮带电机在生产过程中的实际工作频率，实现各规格冷料按要求比例进行初级配料。

3.3.2 热料称量与筛分
拌和楼热料比例的确定属于生产配合比内容。

受冷料供给不均匀性、冷料加热烘干变异性、振动筛网筛分效率及热料仓储存能力等因素的影响，还应对过筛后各热料仓中的热料分别称重及取样进行筛分试验，按热料实际筛分结果分析计算合成级配，尽量使热料合成级配与目标级配范围一致，以确定拌和楼生产配合比中各热料的供料比例。

首先，根据拌和楼设定生产量、冷料流量相关图及目标配合比中冷料比例，按生产流程确定各冷料仓皮带电机工作频率，连续供给一定数量的冷料经烘干加热进入振动筛分机；其次，分别对筛后进入各热料仓中的热料进行准确称重，得到各热料仓中热料的换算质量比例；然后，对各热料仓的热料取样进行筛分试验，依据热料换算比例及热料筛分结果分析计算合成级配。

如合成级配与目标级配范围偏差较大，
则应重新调整冷料进料比例或振动筛网筛孔尺寸；如合成级配与目标级配范围基本一致，则可以确定拌和楼生产配合比中各热料比例。

4 沥青混合料拌和实例
某高速公路互通工程路面结构的下面层设计为AC-25C型沥青混合料，采用南方
路机LB3000型生产间歇式拌和楼生产沥青混合料，分别配置5个冷料供给仓及
热料储存仓，拌和楼额定产量为240 t/h。

4.1 集料进场检测储备
沥青混合料用集料为石灰岩，从衢州上方碎石加工场集中采购，集料规格为0～5 mm石屑、5～15 mm碎石、10～20 mm碎石及10～25 mm碎石，采用反击
破碎和振动筛分工艺生产；经检测，集料的颗粒级配、砂当量等质量指标符合公路沥青路面施工技术规范相关要求；合格集料在硬化场地上按不同规格分仓隔离储存，储料仓设置有防雨篷以保持集料含水量稳定。

4.2 冷料流量标定与计算
经实验室充分检验，AC-25C型沥青混合料目标配合比中集料组成的比例如下：规格0～5 mm占34%、5～15 mm占18%、10～20 mm占28%、10～25 mm
占18%、矿粉占2%。

该型沥青混合料采用4个冷料仓进行初级配料，为了提高混合料拌和效率及保证
生产连续性，调节各冷料仓的出料斗门开度为最大并固定；拌和楼冷料仓供料皮带调频电机工作频率范围为0～50 Hz，选取10、25、40 Hz等3个频率，固定5 min时间连续进料后，在各规格集料不经加热烘干的情况下，利用装载机和汽车
电子衡分别对各冷料仓的供料总质量进行称重，扣除集料含水量后计算各规格集料在不同皮带电机频率时的干料质量，结果见表2，并绘制出各冷料仓电机频率与每小时冷料流出质量的线性关系图（图2）。

根据两者的线性相关图，可以确定在设定生产量下，按目标配合比要求比例进行初级供料时，拌和楼各冷料仓皮带电机的
实际工作频率。

表2 5 min内各集料不同电机频率时的干料质量（t）集料仓号/规格1#仓/0～5 mm 2#仓/5～15 mm 3#仓/10～20 mm 4#仓/10～25 mm 0 0 0 0 0电机频率/Hz 10 1.16 1.32 1.43 1.54 25 2.86 3.10 3.31 3.53 40 4.63 4.98 5.17 5.45
图2 各冷料仓电机频率与冷料流量线性关系
该AC-25C型沥青混合料的矿粉掺用比例为2.0%，沥青用量为5.0%；假定按LB3000型间歇式拌和楼额定产量240 t/h的80%设定拌和生产量，则集料理论总用量为240×80%×（1－2.0%－5.0%）=178.56 t/h；依据该型沥青混合料目标配合比组成，1#仓0～5 mm集料所占比例为34%，则1#仓理论进料干质量应为178.56×34%=60.71 t/h，测得集料含水率为1.0%，则1#仓的实际进料总质量应为60.71×（1＋1.0%）=61.32 t/h，根据冷料流量标定线性相关图推导，可以确定1#仓0～5 mm冷料皮带电机的工作频率应设定为44 Hz；以此类推，2#仓5～15 mm、3#仓10～20 mm、4#仓10～25 mm冷料皮带电机的工作频率分别设定为22、32、19 Hz进行初级供料。

4.3 热料筛孔与比例确定
根据LB3000型间歇式拌和楼额定产量、热料仓储存能力及集料质量状况等因素综合考虑，该AC-25C型沥青混合料拌和生产时拟用5个热料仓，依据本文3.2节分析并参照同类型沥青混合料的拌和经验，建议在振动筛分机中设置等效筛孔尺寸为3、6、11、19、35 mm等5个振动筛网，分别控制各热料仓进料比例。

按LB3000型拌和楼80%额定产量进行模拟拌和生产，操作1#、2#、3#与4#冷料仓皮带电机分别按44、22、32、19 Hz工作频率连续进料，控制冷料供给总量约60 t，经过加热烘干、除尘及振动筛分后，利用装载机和汽车电子衡分别对
1#～5#热料仓的热料进行准确称重，计算各热料的实际比例与加入矿粉后各热料在沥青混合料中的换算比例，结果见表3。

表3 各热料仓集料质量及比例仓号/规格质量/t 实际比例/% 换算比例/%1#仓
/0～3 mm 13.53 22.60 22.10 2#仓/3～6 mm 9.70 16.20 15.90 3#仓/6～11 mm 11.67 19.50 19.10 4#仓/11～19 mm 15.80 26.40 25.90 5#仓/19～35
mm 9.09 15.20 14.90
在模拟拌和生产过程中未出现筛网堵塞、超粒径集料、热料仓溢料或等料等不良问题，说明拌和楼振动分机筛网的等效筛孔尺寸选择较为合理，其筛分效率可以满足连续拌和量产需要。

取有代表性的各热料仓所对应热料进行级配筛分试验，再根据表3中各热料的换
算比例生成混合料的合成级配曲线（图3），将合成级配与目标级配范围进行对比，两者级配曲线相互匹配并符合设计要求范围。

因此，依据冷料流量标定相关性、已设置振动筛网及热料换算比例所进行的各项试验结果，证明混合料的冷热料供需平衡能满足拌和生产要求，避免了出现生产溢料或等料问题，最终确定该AC-25C型沥青混合料可按表3确定的热料换算比例进
行生产配合比拌和。

图3 混合料合成级配与目标级配对比
4.4 拌和生产过程控制
针对该AC-25C型沥青混合料的性能特点，对拌和楼操作员和技术员进行技术交底，加强其责任心和质量意识；在拌和生产过程中，要求技术员随时掌握集料的储备质量情况和振动筛网的使用状态，当集料质量发生较大变异或生产不同类型沥青混合料时，应及时开展冷料仓流量标定、热集料称重和取样筛分等试验工作，实现冷料流量动态调整，保证冷热料供给比例均衡；要求操作员稳定控制冷料供料电机工作频率，不能随意改变其工作频率，从而避免各种原因造成的生产溢料或等料现象。

5 结语
公路路面结构下面层AC-25C型沥青混合料拌和生产实践证明，优选集料矿源、严格控制集料质量、合理设置筛孔尺寸、强化冷料流量标定和集料级配筛分试验，能促使沥青混合料生产配合比与目标配合比相互协调，实现冷热料在拌和过程中的供需平衡，避免拌和楼出现生产溢料或等料现象[1-5]，对提高沥青混合料拌和效率及保证拌和质量具有一定的指导意义。

参考文献
【相关文献】
[1] 王俏梅,王卫.沥青混合料拌和楼溢料控制技术探讨[J].科学之友, 2007(11):9-10.
[2] 周明涛,周颖,唐宁,等.沥青混凝土拌和楼溢料控制技术研究[J].建材世界,2011,32(1):100-102.
[3] 赖连明.浅析公路施工中沥青混凝土拌和楼的溢料问题[J].科技创新与应用,2011(21):147.
[4] 杨武忠,尹冉.沥青混凝土拌和楼溢料的原因及其防治措施[J].筑路机械与施工机械
化,2010,27(5):7-10.
[5] 俞晓轩.沥青拌和楼溢料原因及控制方法[J].石家庄铁道大学学报 (自然科学
版),2006,19(S1):159-160.。