1.应用现状
冷拌沥青混合料路面铺筑俗称冷拌冷铺,该种沥青混合料可以在常温下进行搅拌和摊铺,具有能耗低、施工工艺简单、施工成本低、配套施上设备少等优点。目前,该技术虽然在我国许多地区的道路修补和养护方面进行试用推广,但是由于缺少冷拌沥青混合料专用的搅拌与摊铺设备,严重影响了该技术的推广应用。为此我们研究了一种集供料、拌料、洒布及铺设功能的乳剂型冷拌冷铺路面设备,使冷拌冷铺沥青混合料得以应用。
2.结构
我们设计的冷拌冷铺路面设备主要由机架1、胶带输送机2、水泥罐3、搅拌装置4、履带式行走机构5、沥青洒布装置氏螺旋分料器入熨平板歇牵引臂9、乳化沥青罐(10、16)驾驶室11、动力总成12、骨料仓13、平台14、上料装置15、水罐17等组成,如附图所示。根据其结构特点,我们将该设备分为行走机构、上料装置、配料系统、搅拌装置、摊铺系统和洒布系统等6个部分。
(1)行走机构
我们为该设备选用履带式行走机构5。与轮胎式相比,履带式行走机构5接地比压小、承载能力大、地面附着力大、牵引力大,不易打滑,作业时能够抵抗运料货车倒车卸料时的撞击。履带式行走机构5的左、右履带轮分别由左、右行走马达驱动,可通过控制左、右行走马达的供油量,使该设备进行直线摊铺或安预定弧度进行弯道摊铺。
(2)上料装置
上料装置15的作用是将运料货车运来的骨料输送到骨料仓13中。为了减轻该设备运转负荷和自身质量,上料装置15安装有独立的发动机驱动液压系统工作,由液压系统驱动上料装置15的输送机,将骨料输送到骨料仓13中,同时驱动上料装置15自行行走。
(3)配料系统
配料系统由胶带输送机2、水泥罐3、乳化沥青罐10、骨料仓13、水泥放置平台14、水罐17等组成。
骨料仓13下面安装有胶带输送机2,其用于将骨料输送至搅拌装置4内。胶带输送机2由定量马达驱动,驱动定量马达的变量泵可以调节排量,以调节定量马达转速,从而调节输送至搅拌装置4的骨料量,胶带输送机2最大输送量为2200kg/min。
水泥罐3安装于骨料仓13的后面,水泥罐3下面设有螺旋输送器,其与胶带输送机2联动,将水泥罐3内的水泥输出,使水泥的供给量在相当于骨料量的1.5%~2.2%之间进行调节,其最大输出量为45kg/min。为防止水泥在水泥罐3内干燥板结,在水泥罐3壁上装有电驱动振动器。袋装水泥放置在平台14上,可人工往水泥罐3中添加水泥。
乳化沥青罐10紧邻骨料仓13,乳化沥青通过乳化沥青泵进入搅拌装置4。乳化沥青泵由液压马达驱动,液压马达转速可无极调速,以此调节乳化沥青泵的输出量,乳化沥青泵最大流量可达300L/min。
水罐17安装在乳化沥青罐10的另一侧,液压马达驱动水泵将水输送至搅拌装置4,通过控制输水管上的阀门开度,控制输入搅拌装置4的供水量,并通过流量计计量水的流量,水泵最大流量可达126L/min。水和乳化沥青由专用罐车补给,并通过专用管道输往水罐17和乳化沥青罐10中。
(4)搅拌装置
搅拌装置4选用单卧轴桨叶强制连续式搅拌器,骨料、水泥、乳化沥青、水经过搅拌后制成乳化沥青混合料,再通过搅拌装置卸料口落入螺旋分料器7中部。搅拌装置4的搅拌轴由液压马达驱动,可实现无极变速。单卧轴桨叶呈螺旋线式布置,在每个桨叶的顶端均装有耐磨硬橡胶块,既可使较大粒径的骨料滑过,防止卡死,又便于刮掉豁附在搅拌装置4内壁上的混合料。该种搅拌装置可搅拌粒径不超过20mm的骨料。
(5)摊铺系统
摊铺系统由螺旋分料器7和熨平板8组成。螺旋分料器7将混合料沿全宽方向铺开,熨平板8再将混合料均匀的铺设在修建好的路基或路面上。左、右螺旋分料器7液压回路为独立控制、闭式回路,由电控变量泵驱动定量马达,使螺旋分料器7转速可无级调节。熨平板8中的振捣装置以及熨平板提升装置的传动方式均采用液压驱动。
(6)洒布系统
洒布系统由沥青洒布装置6和乳化沥青罐10组成。乳化沥青罐10固定在驾驶室11后方,其内盛装按规定工艺规范制备的改性乳化沥青混合液,通过改性乳化沥青循环系统将乳化沥青混合液按规定流量和压力输送至沥青洒布装置6中,通过喷头以雾状喷射在待摊铺路面上,形成均匀一致的改性乳化沥青封层。洒布控制系统能实现沥青洒布量的恒定控制,即设定好单位面积沥青洒布量后,洒布控制系统能够对沥青泵转速进行实时调节,使洒布量不受冷拌冷铺路面设备行驶速度的影响。
3.工作原理及主要性能参数
首先将上料装置安装在冷拌冷铺路面设备的前端,将骨料、水泥、乳化沥青和水按照预先设定好的比例通过计量装置计量后输入搅拌装置前方的进料口,经过搅拌装置充分搅拌制成混合料后从搅拌装置后方的出料口输出。计量和搅拌为连续完成,即搅拌装置边搅拌边向后输出。混合料从出料口输出后落到螺旋分料器中部位置,然后由螺旋分料器输送到熨平板两侧,再由熨平板摊铺到路面上。在摊铺的同时,沥青洒布装置在螺旋分料器的前面洒布改性乳化沥青。摊铺作业时,骨料、乳化沥青、水和改性乳化沥青通过上料装置进行补充,实现冷拌冷铺路面设备连续作业。冷拌冷铺混合料需经过压路机碾压后成型。该设备的主要性能参数如表1所示。
4,施工工艺和注意事项
(1)基本施工工艺
搅拌装置中冷拌冷铺混合料的配比,可通过整机控制系统根据实际情况进行调节。乳化沥青喷洒定额在0.2~1.2L/m2。混合料误差控制在不超过称重的4%;沥青喷洒的计量精度控制在±2%以内。
摊铺到路面上的冷拌冷铺沥青混合料由压路机碾压完成后,需要对冷拌冷铺混合料在自然条件下养生8h以上,在养生期间不能有机动车辆在其表面行驶、碾压。
(2)施工注意事项
当混合料均匀铺开至淹没2/3螺旋叶片时,冷拌冷铺设备才能起步摊铺。
无论是冷拌冷铺设备作业前还是作业过程中,都应实时监测料仓是否有料,如果料仓中的料位低于设定料位最低位置,必须停止设备,立即上料。
为保证路面质量,乳化沥青混合料中骨料粒径一般不超过13mm,供给的骨料必须经过筛选。
一次摊铺厚度最好不超过15mm、这样有利于路面快速成型。较厚路面结构,可以采用两次摊铺成型工艺。
摊铺施工一般在环境温度6℃以上,下大雨不能进行施工。
5.优点与应用
该冷拌冷铺路面设备具有以下4个优点:
一是具有连续供料、连续拌合和连续摊铺的一体功能,能实现冷拌冷铺连续施工,可减少摊铺层的横向接缝,防止铺筑的路面开裂。其后端设置熨平板,可提高铺设路面的预压实度和平整度,进而提高施工质量和施工效率。
二是具有计量装置,能实时监控物料的量,计量精度高,便于控制冷铺料的配合比,进而提高施工质量和施工效率。
三是可提高施工质量和施工效率,可延长冷拌冷铺沥青路面寿命。若该设备达到新建路面的标准可应用于新建路面,从而可避免热拌摊铺的高能耗和施工环境恶劣等问题,进而可节约资源,保护环境。
四是其上料装置通过销轴或者螺栓连接在机架上,便于安装和拆卸。在使用时,能很方便的组装到机架上,不用时能方便地从机架上拆除,便于转场和存放。
该冷拌冷铺路面设备可用于路面修补、路面养护、新建路面等领域,具有广阔应用前景。