裴建斌

（山西工程科技職業(yè)大學(xué) 智能制造學(xué)院，山西晉中 030619）

0 引言

溫拌環(huán)氧瀝青是一種多組分熱固性道路建筑材料，由石油瀝青及環(huán)氧樹脂等多種成分組成，其在加工、儲(chǔ)運(yùn)及使用過程中，需要有特定的技術(shù)條件[1]。當(dāng)溫拌環(huán)氧瀝青作為橋面或路面鋪裝使用時(shí)，需要以雙組份的形式將其加入到集料中制成溫拌環(huán)氧瀝青混凝土。

目前，溫拌環(huán)氧瀝青物料大多通過流量式計(jì)量形式添加到瀝青混合料攪拌裝置[2]。實(shí)踐表明，傳統(tǒng)的流量式計(jì)量方式對(duì)于溫拌環(huán)氧瀝青雙組份配料存在計(jì)量不準(zhǔn)確的問題，成為影響溫拌瀝青混合料路用性能的主要原因，本文通過改進(jìn)計(jì)量方式，解決了計(jì)量不準(zhǔn)確的問題，通過工程應(yīng)用效果檢驗(yàn)，顯示改進(jìn)后的計(jì)量方式準(zhǔn)確度高，可作為溫拌環(huán)氧瀝青拌和的計(jì)量設(shè)備。

1 流量式計(jì)量局限性

溫拌環(huán)氧瀝青的路用性能對(duì)橋面的使用性能至關(guān)重要，環(huán)氧瀝青由A、B 組分混合而成，每種組分添加量應(yīng)嚴(yán)格按照配方添加，若改變添加量，直接影響環(huán)氧瀝青混合料的路用性能，因此環(huán)氧瀝青添加設(shè)備對(duì)各組分材料的精準(zhǔn)計(jì)量為重中之重。

表1 為采用流量式計(jì)量泵計(jì)量不同溫度下A、B 組分實(shí)際稱量值，從表1 中數(shù)據(jù)可以看出隨著溫度的升高，實(shí)際稱量值呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)。隨溫度影響的A、B 組分計(jì)量偏差圖見圖1。

圖1 隨溫度影響計(jì)量A、B組分計(jì)量偏差圖

表1 環(huán)氧瀝青A、B組分實(shí)際稱量記錄

2 稱重式計(jì)量原理

稱重式計(jì)量原理主要為采用稱重裝置獲得各組分質(zhì)量，計(jì)量結(jié)果精度可控。稱重式計(jì)量是通過電子稱分別稱取環(huán)氧瀝青A 組分、B 組分的配料質(zhì)量，計(jì)量精度可控制在500 g 以內(nèi)（誤差小于±1%），從而有效避免計(jì)量過程受物料溫度、黏度的影響，確保所配制的溫拌環(huán)氧瀝青的質(zhì)量和性能穩(wěn)定，其工作原理如圖2 所示。

通過齒輪泵1 將達(dá)到使用要求的環(huán)氧瀝青A 組分輸送到稱重計(jì)量攪拌罐，由稱重操作系統(tǒng)按預(yù)定用量控制齒輪泵1 管路上的三通閥轉(zhuǎn)變流向，控制計(jì)量罐物料質(zhì)量；操作系統(tǒng)控制齒輪泵2 管路上的三通閥，將達(dá)到要求的B 組分輸送到計(jì)量稱重?cái)嚢韫?；開啟計(jì)量罐中的攪拌裝置，當(dāng)B 組分達(dá)到預(yù)定用量時(shí)，轉(zhuǎn)換齒輪泵2 管路上的三通閥停止向計(jì)量罐輸送物料；計(jì)量罐攪拌裝置延時(shí)10 s 后停止攪拌，開啟計(jì)量罐放料口，將配制完成的環(huán)氧瀝青混合物轉(zhuǎn)入成品罐待用。

成品罐儲(chǔ)量一般是瀝青混合料拌和機(jī)每次用量的2 倍，瀝青混合料拌和站操作人員根據(jù)預(yù)先設(shè)定的配合比，將環(huán)氧瀝青成品通過齒輪泵3 輸送至拌和設(shè)備瀝青計(jì)量罐，系統(tǒng)全部通過電腦控制，環(huán)氧瀝青A、B 組分的計(jì)量、齒輪泵的啟停、均化攪拌器的啟停及控制參數(shù)均可預(yù)先設(shè)定，在控制系統(tǒng)顯示器中，可顯示材料的溫度和各個(gè)部件運(yùn)行狀態(tài)，便于操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3 稱重式環(huán)氧瀝青計(jì)量設(shè)備

稱重計(jì)量設(shè)備的結(jié)構(gòu)布置圖如圖3 所示，該設(shè)備A組分的原料罐容積為3.0 m3，能存放A 組分約3.3 t；B 組分的原料罐容積為9 m3，能存放B組分約9.45 t。計(jì)量罐容積為0.35 m3，成品罐容積為0.6 m3，采用電子秤稱重計(jì)量，精度為500 g。A 組分的齒輪泵流量為270 L/min，B 組分及成品的齒輪泵流量均為450 L/min。

圖3 稱重計(jì)量式泵送設(shè)備構(gòu)造示意圖

3.1 工作流程

當(dāng)瀝青攪拌站準(zhǔn)備工作就緒，A、B 組分升溫到預(yù)定的加熱溫度后，環(huán)氧瀝青混合料生產(chǎn)前2～3 min，開始配制環(huán)氧瀝青，由齒輪泵2 將B 組分送入計(jì)量罐，達(dá)到設(shè)定重量后停止，開啟齒輪泵1 將A 組分送入計(jì)量罐，同時(shí)開啟均化攪拌器，達(dá)到預(yù)設(shè)重量后停止A 組分輸入；攪拌10 s 后打開計(jì)量罐放料口將攪拌均勻的環(huán)氧瀝青導(dǎo)入成品罐，第一次稱量及拌和完成。待放料口關(guān)閉后，進(jìn)行第二次A、B 組分的稱重、攪拌和導(dǎo)入成品罐流程。稱重?cái)嚢柽^程中齒輪泵1、2 均連續(xù)工作，通過三通閥控制A、B 組分導(dǎo)入計(jì)量罐和原料罐的質(zhì)量。當(dāng)攪拌站操作室內(nèi)的泵送瀝青信號(hào)傳遞到齒輪泵3 時(shí)，環(huán)氧瀝青通過管道進(jìn)入拌和樓瀝青計(jì)量罐，按照混合料拌和程序加入攪拌缸內(nèi)，完成環(huán)氧瀝青混凝土的拌和。

3.2 精度檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)稱重計(jì)量設(shè)備在生產(chǎn)過程中的準(zhǔn)確性，對(duì)該設(shè)備的計(jì)量配料精度進(jìn)行了試驗(yàn)檢驗(yàn)。設(shè)定稱重計(jì)量值為50 kg，分別將A 組分或B 組分送入計(jì)量罐，再將罐中稱重完畢的材料放入標(biāo)定用的計(jì)量桶內(nèi)進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)用溫度計(jì)檢測(cè)物料溫度。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 環(huán)氧瀝青A、B組分標(biāo)定結(jié)果

由表2 的數(shù)據(jù)記錄及分析可知，稱重計(jì)量罐的計(jì)量誤差小于0.3%，完全滿足計(jì)量罐設(shè)定值±1%的精度要求，對(duì)比表1 與表2 兩種計(jì)量方式引起的偏差可知，稱重式計(jì)量的偏差降低了10 倍以上，由該方法計(jì)量出的A、B 組分質(zhì)量更準(zhǔn)確，能最大限度地保證環(huán)氧瀝青配方的均勻與一致性。

4 工程檢驗(yàn)

某鋼橋橋面鋪裝采用溫拌環(huán)氧瀝青混凝土，面積為5 000 m2，厚度為3 cm，共需生產(chǎn)環(huán)氧瀝青混凝土150 m3，質(zhì)量為375 t，瀝青用量按6.5%計(jì)算，需要環(huán)氧瀝青24.4 （t其中A 組分6.1 t，B 組分18.3 t）。

該次生產(chǎn)采用稱重計(jì)量方式配制環(huán)氧瀝青，配合3000 型瀝青混凝土拌和站生產(chǎn)環(huán)氧瀝青混合料，從上午10:00 開始生產(chǎn)，到11:55 結(jié)束，共出料126 盤（380 t），平均每盤時(shí)間為54.8 s，實(shí)際用掉環(huán)氧瀝青24.6 t（A 組分6.1 t，B 組分18.5 t）。實(shí)際生產(chǎn)混合料的瀝青用量為6.47%（誤差為-0.46%），A、B 組分的實(shí)際比例為1∶3.03（誤差為+1.1%）。表3 為流量式計(jì)量的穩(wěn)定度與瀝青用量結(jié)果。

表3 流量法環(huán)氧瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 的結(jié)果顯示流量式計(jì)量法環(huán)氧瀝青混合料穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)差最小為2.85%，平均為3.48%。從表3 所示的環(huán)氧瀝青用量抽提結(jié)果及A∶B 組分比例可以看出，由于流量式計(jì)量方式設(shè)備易受溫度、黏度影響，造成混合料的質(zhì)量有較大的波動(dòng)，導(dǎo)致環(huán)氧瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度波動(dòng)較大。

表4、表5 為項(xiàng)目生產(chǎn)的環(huán)氧瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度及油石比抽提結(jié)果。

表4 稱重計(jì)量式環(huán)氧瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

表5 稱重計(jì)量法環(huán)氧瀝青用量抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表4 可知，稱重式計(jì)量瀝青混合料的穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)差為1.88%，流值的標(biāo)準(zhǔn)差僅為0.22%。表5 的抽提試驗(yàn)結(jié)果顯示環(huán)氧瀝青設(shè)計(jì)值與實(shí)際添加量之間的最大偏差為-0.04%。

綜合分析表明，將稱重式計(jì)量設(shè)備應(yīng)用于工程實(shí)際中，計(jì)量精度遠(yuǎn)高于流量式計(jì)量方式，能最大限度保證環(huán)氧瀝青配方的準(zhǔn)確度，從而保證環(huán)氧瀝青混合料的路用性能。

5 結(jié)論

a）與傳統(tǒng)的流量計(jì)量方式相比，采用稱重式計(jì)量方式配制的環(huán)氧瀝青配比更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確，該計(jì)量方式受材料溫度和黏度的影響小。

b）稱重計(jì)量配料設(shè)備兼具操作方便、性能穩(wěn)定和計(jì)量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可用于黏稠性較大的環(huán)氧瀝青配制與生產(chǎn)。