淺談大寬幅攤鋪機(jī)在瀝青路面的防離析技術(shù)

 淺談大寬幅攤鋪機(jī)在瀝青路面的防離析技術(shù)

　　摘要：闡述攤鋪機(jī)的設(shè)計(jì)理念以及抗離析機(jī)理，針對(duì)各種離析提出改進(jìn)方法，提高了大寬幅攤鋪機(jī)抗離析能力。

　　關(guān)鍵詞：大寬幅攤鋪機(jī)；離析技術(shù)；控制措施

　　攤鋪機(jī)主要由基礎(chǔ)車(發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤)、供料設(shè)備(料斗、輸送設(shè)備和閘門)、工作裝置(螺旋攤鋪器、振搗器和熨平裝置)及其控制系統(tǒng)等組成，如圖1所示。混合料從自卸汽車上卸入攤鋪機(jī)的料斗中，經(jīng)由刮板輸送器轉(zhuǎn)送到攤鋪室，再由螺旋攤鋪器橫向攤開。隨著機(jī)械的行駛，這些被攤開的混合料又被振搗器初步搗實(shí)，接著再由后面的振動(dòng)熨平板根據(jù)規(guī)定的攤鋪層厚度修整成適當(dāng)?shù)臋M斷面并加以振實(shí)、熨平。　

　　圖1-攤鋪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

　　1→柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；2→駕駛控制臺(tái)；3→座椅；4→加熱丙烷氣罐；5→大臂液壓油缸；6→熨平裝置；7→螺旋分料器；8→大臂；9→行走機(jī)構(gòu)；10→調(diào)平系統(tǒng)液壓油缸；11→刮板輸送器；12→頂推輥；13→接受料斗。

　　在路面施工施工中，攤鋪施工是關(guān)鍵的一環(huán)，攤鋪機(jī)工作特性、參數(shù)調(diào)整、攤鋪工

　　藝及攤鋪過程的變異控制直接決定了路面質(zhì)量及路用性能。

　　一、大寬幅攤鋪機(jī)設(shè)計(jì)理念

　　大寬幅攤鋪機(jī)(功率269kw，攤鋪厚度500mm，最大攤幅16m)的設(shè)計(jì)理念是：可以在半剛性基層和面層中都能夠應(yīng)用的，在寬幅攤鋪設(shè)備上采用改變傳統(tǒng)的螺旋裝置，增加攤鋪設(shè)備的功率，把螺旋全部埋在物料之下，使物料能夠在低速轉(zhuǎn)速下再次攪拌，最終實(shí)現(xiàn)橫向和縱向的物料分布。實(shí)現(xiàn)單機(jī)大寬幅、大厚度、抗離析一次成型攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，改善各種離析，改善雙機(jī)并幅攤鋪與基層上下分層攤鋪的工藝規(guī)范(除離析外，基層分層攤鋪還與壓實(shí)能力有關(guān))，為現(xiàn)代大型攤鋪機(jī)的技術(shù)發(fā)展探索一條捷徑。

　　二、大寬幅攤鋪機(jī)的防離析措施

　　2.1橫向離析及控制

　　（1）橫向離析產(chǎn)生的原因

　　橫向離析產(chǎn)生的主要原因來自螺旋布料機(jī)構(gòu)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的拋揚(yáng)，這種離心力的

　　作用造成大粒徑物料容易被送往兩邊，攤鋪越寬離析越嚴(yán)重。攤鋪越寬，出現(xiàn)兩邊物料

　　粒徑越大的狀況。

　　現(xiàn)有攤鋪機(jī)在寬幅攤鋪時(shí)集料最多只能埋螺旋葉片的三分之二，工作時(shí)一般是半埋螺旋。只有螺旋高速旋轉(zhuǎn)才能滿足輸料量大的需求。

　　（2）防治橫向離析的設(shè)備改進(jìn)方法

　�、偌哟筝斄狭�、降低螺旋轉(zhuǎn)數(shù)

　　加大輸料量、降低螺旋轉(zhuǎn)數(shù)，滿埋螺旋低速輸料(圖2)。加大螺旋直徑(由大到小梯形排列)、加大輸料槽寬度(67公分)、加大輸料槽高度(增加輸料厚度)，滿埋螺旋大量輸料，降低了螺旋布料轉(zhuǎn)速，避免螺旋高速旋轉(zhuǎn)拋揚(yáng)造成的橫向離析。滿埋螺旋，實(shí)現(xiàn)了集料的二次攪拌，及有效的改善了前道工序(裝卸、收斗等)形成的集料離析[3l1　　

　　圖2-防治橫向離析措施

　�、诓捎脦е剌d荷平穩(wěn)啟動(dòng)的低速大扭矩馬達(dá)

　　一般攤鋪機(jī)采用高速軸向柱塞馬達(dá)加減速機(jī)的傳動(dòng)方案，寬幅攤鋪機(jī)螺旋分料器采用大扭矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，率先把寬幅攤鋪設(shè)備中普遍的700ml/r左右的馬達(dá)排量換成1300ml/r左右，增大攤鋪機(jī)的扭矩和功率。螺旋分料器轉(zhuǎn)速降至80r/min～90r/min，可以減少大粒徑物料在螺旋分料槽內(nèi)分料距離增大而運(yùn)動(dòng)加劇的橫向離析，同時(shí)由于螺旋埋于物料底部增加二次攪拌效果，改善前期工序產(chǎn)生物料離析。

　　③物料滿埋螺旋工作(圖3)。這樣做得目的是減少橫向離析，物料高于螺旋，在螺旋低俗運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，使物料再次得到攪拌。提高刮板和螺旋料位傳感器料位控制點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)這一理念的外部形式，其實(shí)質(zhì)是增加大螺旋驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并改變驅(qū)動(dòng)方案�！�

　　(圖3)物料滿埋螺旋工作

　　行走驅(qū)動(dòng)低速馬達(dá)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)把螺旋全部埋在集料下面所需要轉(zhuǎn)矩外，而且大扭矩低速馬達(dá)還能夠避免采用高速馬達(dá)加減速機(jī)方案啟動(dòng)效率低，在頻繁間斷工況下產(chǎn)生的沖擊啟動(dòng)現(xiàn)象，減小有害的沖擊拋揚(yáng)離析，具有啟動(dòng)平穩(wěn)的有點(diǎn)。

　�、茉黾訑備仚C(jī)的功率配置

　　增加攤鋪機(jī)的功率配置。寬幅攤鋪機(jī)在施工過程中，在半剛性基層集料滿埋螺旋工作的時(shí)候，集料之間的摩擦力迅速加大，這時(shí)候螺旋分料器輸送集料將消耗寬幅攤鋪機(jī)一半以上的功率，在大厚度寬幅作業(yè)時(shí)，刮板和熨平板寬度加寬也使寬幅攤鋪機(jī)的功率消耗加劇。所以，DT系列寬幅攤鋪機(jī)配置了原裝進(jìn)口依維柯共軌電噴供油、電子調(diào)速發(fā)動(dòng)機(jī)(功率200kW～269kw)，避免在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)過程中由超載所引起的攤鋪速度降低的現(xiàn)象。寬幅攤鋪?zhàn)鳂I(yè)過程中攤鋪速度時(shí)快時(shí)慢不僅能夠使物料產(chǎn)生離析，同樣也會(huì)影響到半剛性基層的平整度。采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)符合污染排放和噪聲標(biāo)準(zhǔn)，整機(jī)功率匹配容易，而且寬幅攤鋪機(jī)動(dòng)力性能和控制特性優(yōu)良，在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)很好的解決了超載所致的攤鋪速度波動(dòng)過大的毛病。

　　2.2豎向離析與控制

　　（1）豎向離析產(chǎn)生的機(jī)理

　　豎向離析產(chǎn)生機(jī)理是物料在螺旋料槽內(nèi)由于粒徑規(guī)格不同，在螺旋分料槽前擋板離地間隔過大且缺料的情況下大粒徑物料向下滾落，同樣在分料槽外端料槽邊緣的卸荷口處也會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的直接后果是大物料滾向攤鋪層的下部，使物料在攤鋪層豎向方向上粒徑不同，造成豎向離析。

　�。�2）防治豎向離析的設(shè)備改進(jìn)方法：采用彈性橡膠板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　寬幅攤鋪機(jī)采用物料滿埋螺旋設(shè)計(jì)，為了減少集料大粒徑棍落到攤鋪層下面;在前擋板下方安裝好了高度可以調(diào)節(jié)的彈性橡膠板，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)根據(jù)鋪層厚度和不同的材料類型作恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，而且，采用彈性橡膠板這樣的結(jié)構(gòu)之后，離地距離能夠調(diào)整為最小，利用彈性橡膠板的外張作用來減小寬幅螺旋在輸送集料過程中的阻力。

　　在螺旋分料器的邊緣帶，同樣采用彈性橡膠板懸臂式結(jié)構(gòu)，即防止大粒料向下滾落，又起到防止螺旋卡死而卸荷的作用，也避免了因螺旋卸料不暢頂起熨平板影響平整度的現(xiàn)象。

　　2.3縱向離析防治

　　攤鋪機(jī)在鏈輪箱(中縫處)左右根據(jù)需要各加裝一組角度可調(diào)數(shù)量可變的反向螺旋葉片，根據(jù)攤鋪厚度和材料的變化來調(diào)節(jié)反向葉片數(shù)量和角度，使大小粒料均勻向螺旋鏈輪箱下方填充，保持?jǐn)備亴又锌p處混合料均勻、充足、密實(shí)，以避免縱向帶狀離析。

　　減少螺旋支撐(螺旋吊掛)橫截面尺寸、加裝過渡葉片，加寬料槽，以減少集料在螺旋輸送過程中形成的阻滯、堆尖、及填塞不實(shí)的現(xiàn)象。

　　2.4防治片狀離析

　　半埋螺旋葉片或輸料槽缺料狀況下，運(yùn)輸裝卸、收斗等前道工序造成的離析集料得不到二次攪拌，形成片狀、V字狀離析片或離析窩。

　　增大攤鋪機(jī)料斗，減少收斗造成的大粒徑物料集中產(chǎn)生的局部片狀離析。物料滿埋螺旋，增加二次攪拌效果，加之大寬幅布料，使前期供給不勻的物料在大寬幅攤鋪面上得以均布，避免片狀離析。

　　攤鋪收斗后，將剩余粒料暫留料斗中，與料車新倒進(jìn)的料相摻合，再由刮板輸送入螺旋料槽;因物料是滿埋螺旋輸送，料槽里的物料是滿的，當(dāng)料斗里的大粒料被刮板輸送入螺旋料槽后會(huì)浮在原有物料上面，隨著螺旋的攪拌輸送，大粒料會(huì)逐漸被均勻分布到輸料槽中，避免了片狀、V字狀離析片或離析窩。

　　2.5提高攤鋪過程的平穩(wěn)性(平整度)

　　攤鋪機(jī)是一種以作業(yè)質(zhì)量為首要指標(biāo)的作業(yè)機(jī)械，其作業(yè)指標(biāo)分為攤鋪均勻性(物料不離析)、密實(shí)度(保證碾壓后的平整度)、平整度，而要實(shí)現(xiàn)這一質(zhì)量指標(biāo)，要求攤鋪過程及其工況穩(wěn)定。寬幅攤鋪機(jī)主要采用如下方法：

　�、俟伟辶衔槐壤�控制

　　刮板料位比例控制，減少了由于通斷控制頻繁開關(guān)推擁形成的物料滾落離析。還能提高攤鋪機(jī)的平穩(wěn)性，改善平整度。

　　②超聲波多組多探頭智能控制系統(tǒng)

　　采用超聲波多組多探頭智能控制系統(tǒng)，高精度、高可靠性、全面校正偏差，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、智能化控制�；鶞�(zhǔn)準(zhǔn)確，提高了平整度。折疊式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)場(chǎng)、掉頭、過橋涵均不需拆卸，安裝迅捷，使用方便。傳感器不與地面等基準(zhǔn)物接觸，避免異常事故，大幅度降低維修保養(yǎng)費(fèi)用。根據(jù)施工情況多組多探頭或單組多探頭任意組合應(yīng)用，

　　使用廣泛方便。

　�、奂訉捖膸О�

　　加寬的履帶板，使行走更平穩(wěn)，在上坡或重型料車卸料阻力較大的情況下防止打滑，保證攤鋪的平整度。

　　④液壓伸縮熨平板加減寬度裝置

　　輕巧的液壓伸縮擋料板是對(duì)熨平裝置功能的完善和擴(kuò)充，操作簡(jiǎn)單。伸縮自如，適應(yīng)挖方填方路基橋面等寬度變化的要求以及補(bǔ)救行駛方向的偏差，極大地減少操作員勞動(dòng)強(qiáng)度，尤其是在隔離墩預(yù)先設(shè)置好，傳統(tǒng)螺桿無法調(diào)節(jié)的情況下更顯出了優(yōu)越性。

　　2.6自動(dòng)伸縮的輔助卸料系統(tǒng)

　　液壓伸縮推輥和傾翻靈活控制的輔助料斗銜接配合，減小了料車后門形成的輸料不暢，用最短的時(shí)間完成卸料工序，既防止了料車卸料拋撒，又提高了刮板輸送效率，滿足了大厚度一次攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)輸料量的要求，同時(shí)由于輔料斗的前后收放，改善了卸料離析。

　　三、單、雙機(jī)攤鋪效益比較

　　3.1.單、雙機(jī)攤鋪比較

　�、賳螜C(jī)一次成型攤鋪的配套設(shè)備和施工人員少，工藝簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)效益明顯；②雙機(jī)并幅分層攤鋪的配套設(shè)備和施工人員多，工藝復(fù)雜浪費(fèi)明顯。

　　3.2并機(jī)分層攤鋪目前存在的問題

　�、賹娱g含水量不同不容易結(jié)成一體；②層間污染使上下兩層不容易結(jié)成一體③下面光滑，上層大粒料滾落造成上下層結(jié)合不緊密；④若上下層密實(shí)度不同或者攤鋪間隔時(shí)間長(zhǎng)、膨脹系數(shù)不同容易產(chǎn)生裂紋；⑤并機(jī)接縫處縱向離析接縫搭接帶高程明

　　3.3大寬度大厚度一次成型攤鋪的優(yōu)勢(shì)

　　傳統(tǒng)攤鋪機(jī)并機(jī)分層攤鋪接縫處結(jié)合不緊密、離析而容易產(chǎn)生裂縫，水穩(wěn)層大厚度大寬度攤鋪、壓實(shí)作業(yè)，一次性攤鋪碾壓成型，基層可形成一個(gè)整體的板塊結(jié)構(gòu)，相對(duì)于多次分層攤鋪來說，其抗拉伸、抗沖擊強(qiáng)度可以提高30%以上，可以有效地避免和推遲早期路面的下沉、車轍和凹陷、龜裂坑洞等病害的產(chǎn)生，對(duì)于提高公路路面質(zhì)量延

　　長(zhǎng)公路壽命有重大意義。

　　大寬度大厚度一次成型攤鋪的優(yōu)勢(shì)是：①改善各種離析，效果顯著；②攤鋪無分層，整體板塊結(jié)構(gòu)性好；③沒有并機(jī)接縫離析，避免了縱向裂紋；④一次找平，無過度搭接，密實(shí)度均勻，平整度提高；⑤生產(chǎn)率高，配套設(shè)備少，費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)效益好

　　四、結(jié)束語

　�。�1）在瀝青路面施工中，大寬幅攤鋪機(jī)是控制離析的有效設(shè)備，是改善材料與溫度離析和提高瀝青路面施工質(zhì)量的有效手段。

　�。�2）單機(jī)大寬幅攪拌螺旋攤鋪施工使施工后期離析可控，也改善了早期混合料離析，減少了雙機(jī)并機(jī)接縫離析和螺旋支撐處離析，提高了整體施工質(zhì)量，是現(xiàn)代攤鋪機(jī)發(fā)展和公路施工技術(shù)發(fā)展的方向．