港珠澳大橋橋面鋪裝專用集料生產(chǎn)設(shè)備的配置

何 木

（廣東省長大公路工程有限公司，廣州 510620）

港珠澳大橋橋面鋪裝專用集料生產(chǎn)設(shè)備的配置

何 木

（廣東省長大公路工程有限公司，廣州 510620）

本文介紹廣東省長大公路工程有限公司在中標(biāo)港珠澳大橋鋼橋面鋪裝項目后，面對橋面鋪裝集料短缺的問題，如何在短時間內(nèi)進(jìn)行設(shè)備選型配套，建設(shè)出可生產(chǎn)高品質(zhì)集料的生產(chǎn)線的概況。通過此集料套生產(chǎn)線的配置，解決了在環(huán)保要求日趨嚴(yán)格、機(jī)制砂逐步取代河沙的環(huán)境下的高品質(zhì)集料短缺的問題，為集料加工行業(yè)的發(fā)展起到了一定的推動指引作用。

港珠澳大橋 工廠 集料 破碎 篩分

引言

港珠澳大橋橋面鋪裝面積達(dá)70萬平方米，是世界上在建規(guī)模最大的鋼橋面鋪裝工程。鑒于港珠澳大橋在橋梁建設(shè)領(lǐng)域重要的地位及廣闊的國際社會影響力，在鋼橋面鋪裝技術(shù)和控制難度大的局面下，如何確保橋面鋪裝質(zhì)量與設(shè)計的一致性，確保鋼橋面鋪裝工程施工質(zhì)量和使用耐久性成為迫切需要突破的重大問題。

為此，設(shè)計單位在對港珠澳大橋鋼橋面鋪裝使用環(huán)境條件進(jìn)行分析，包括鋪裝層溫度分布、交通荷載、鋪裝結(jié)構(gòu)受力變形狀態(tài)等，對國內(nèi)外典型鋼橋面鋪裝使用情況進(jìn)行深入調(diào)查分析，對典型鋪裝材料進(jìn)行對比研究，重點(diǎn)對澆注式瀝青混凝土MA和熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝進(jìn)行試驗研究分析。在付出大量調(diào)查研究及試驗工作后，最終選定采用英國BS1447標(biāo)準(zhǔn)的MA類澆筑式瀝青混凝土，作為港珠澳大橋鋼橋面下面層鋪裝方案。該標(biāo)準(zhǔn)對細(xì)集料的分檔提出了新的要求，即將0～2.36mm細(xì)集料細(xì)分為A料（0.075～0.212mm）、B料（0.212～0.6mm）、C料0.6～2.36mm）三檔，而國內(nèi)的集料加工生產(chǎn)線尚無法生產(chǎn)出滿足如此苛刻要求的集料產(chǎn)品。

1 研發(fā)背景

2014年，廣東省長大公路工程有限公司中標(biāo)港珠澳大橋鋼橋面鋪裝工程。為保證高質(zhì)高量的完成此項工程任務(wù)，第一要務(wù)便是解決集料來源問題。著眼于國內(nèi)鋼橋面鋪裝市場，未來隨著澆注式體系在港珠澳大橋橋面的成功運(yùn)用，國內(nèi)鋼橋面鋪裝市場將逐步擺脫環(huán)氧體系一枝獨(dú)秀的局面，形成環(huán)氧和澆注兩分天下格局；澆注式瀝青混凝土集料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將會大幅度提高。因此，著手構(gòu)建一條集料加工生產(chǎn)線，無論從眼前需求亦或是長久戰(zhàn)略考量，都是有百利而無一害的選擇。

2 設(shè)備選型

2.1 項目設(shè)想

節(jié)能和環(huán)保是我國的基本國策之一。為此，本項目在設(shè)計之初，便決定采用廠內(nèi)封閉式生產(chǎn)，從材料入庫到成品出庫，皆在封閉式廠房內(nèi)進(jìn)行。此舉既可保證生產(chǎn)流程滿足環(huán)保需求，亦可滿足全天候生產(chǎn)作業(yè)，不受外部天氣影響。

初步設(shè)想。集料加工生產(chǎn)流程，如圖1所示。

其中，母材選擇到二級破碎皆在項目外進(jìn)行。

2.2 設(shè)備配套

2.2 .1 破碎設(shè)備

鑒于國內(nèi)集料生產(chǎn)廠設(shè)備的良莠不齊，生產(chǎn)出來的集料也是粒形差、針片狀含量高、級配不均勻等特點(diǎn)，項目選用何種破碎主機(jī)來改善這種情況成為重中之重。經(jīng)多方試驗篩選，立軸式破碎機(jī)成為項目的定型產(chǎn)品。立軸破起源于新西蘭，在90年代進(jìn)入我國，屬于集料生產(chǎn)過程中的三級、四級破碎設(shè)備。隨著多年的發(fā)展，它目前可分為兩大類：閉式轉(zhuǎn)子立軸破和開式轉(zhuǎn)子立軸破。每一種又分為石打鐵和石打石兩種。經(jīng)立軸破碎機(jī)生產(chǎn)出來的石料，具有粒形針片狀含量低、接近立方體等特點(diǎn)。

項目選用的立軸破采用石打石的方式進(jìn)行材料破碎、整形，原理為物料由入料斗進(jìn)入在電機(jī)帶動高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中，物料靠轉(zhuǎn)子表面摩擦力和流道板的作用隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，同時受離心力的作用向外拋射。當(dāng)離開轉(zhuǎn)子時幾乎達(dá)到了轉(zhuǎn)子邊緣的線速度，物料以此速度沖擊于破碎腔上的襯板，約30s后，由于其結(jié)構(gòu)設(shè)定，襯板會被一層致密的物料覆蓋，而后從轉(zhuǎn)子出來的物料將打在這層由物料覆蓋的襯板上，形成石打石的破碎狀態(tài)，從而有效減少襯板的磨損。隨后，逐漸失去動能的物料顆?？恐亓ψ月渑懦銎扑闄C(jī)，進(jìn)入篩分設(shè)備。破碎設(shè)備的示意圖，如圖2所示。

2.2 .2 篩分設(shè)備

項目的難點(diǎn)在于將0～2.36mm細(xì)集料細(xì)分為三檔，且每檔集料的應(yīng)潔凈、干燥、無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級配。在多方了解振動篩的原理、技術(shù)參數(shù)和當(dāng)前趨勢后，項目選定空氣篩加概率篩的篩分組合。

空氣篩技術(shù)是采用風(fēng)選技術(shù)和振動篩分技術(shù)的干法集料制造篩分技術(shù)，如圖3所示。設(shè)備由一臺大功率鼓風(fēng)機(jī)和高效率振動篩組成。鼓風(fēng)機(jī)吹出的強(qiáng)風(fēng)可將小于0.075mm的粉塵吹入除塵設(shè)備，同時也可將石料更加均勻地吹灑在振動篩網(wǎng)上，增高其篩分效率。經(jīng)過空氣篩篩分后的骨料，將分為兩檔。其中，粒徑大于2.36mm的骨料將再次進(jìn)行輸送至破碎機(jī)進(jìn)行破碎，而0～2.36mm粒徑規(guī)格的骨料間將被輸送至概率篩進(jìn)行分檔。

圖3 空氣篩

二次篩分所采用的機(jī)器為概率篩。該設(shè)備采用一種全新的激振方式，通過一對特殊結(jié)構(gòu)的振動電機(jī)把振篩以往的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為高頻、小振幅的擺動。每一層篩網(wǎng)激振裝置在振動電機(jī)的驅(qū)動下使振動臂對篩網(wǎng)進(jìn)行高頻、小振幅激振，從而使物料在篩網(wǎng)上不斷做拋物狀運(yùn)動，達(dá)到篩分目的。經(jīng)由概率篩篩分后的物料將分為ABC三檔，并進(jìn)入骨料包裝設(shè)備。

2.2 .3 包裝設(shè)備

為保證成品料的存儲干凈無污染，方便成品料運(yùn)輸，項目最終采用袋式包裝作為成品料的存儲方式。經(jīng)破碎篩分后，ABC三檔集料將分別由皮帶輸送機(jī)及螺旋輸送機(jī)將其傳送至物料提升機(jī)。同時，在AB兩檔集料的出料口設(shè)有集料比例調(diào)節(jié)閥。通過調(diào)節(jié)此閥門，可以獲取理想的三檔集料產(chǎn)出比。最后，經(jīng)由提升機(jī)輸送的物料將會進(jìn)入包裝機(jī)原料暫存?zhèn)}，隨后將由人工進(jìn)行操作打包。項目所采用的包裝機(jī)為半自動包裝設(shè)備，由人工進(jìn)行掛袋。在物料重量達(dá)到預(yù)設(shè)值時，物料將自動脫鉤，并由工人進(jìn)行扎口封緊。

2.2 .4 除塵系統(tǒng)

項目集料加工過程采用的是干法除塵，除塵器選用離線脈沖除塵器。它的優(yōu)點(diǎn)是除塵效果好，應(yīng)用廣泛，占地面積小，維修保養(yǎng)方便。在大功率引風(fēng)機(jī)作用下，經(jīng)布袋過濾后的粉塵排放量實測值為0.6mg/m3，低于國家標(biāo)準(zhǔn)（GB4915－2004）的1.0mg/m3排放值。同時，從原材料運(yùn)輸?shù)皆牧习b，每一環(huán)節(jié)都設(shè)計了除塵風(fēng)管。在包裝機(jī)出料口上方，本項目還另外添加了一套獨(dú)立可控的小型除塵設(shè)備，徹底解決了粉塵逸散問題。在兩套除塵系統(tǒng)的作用下，保證了生產(chǎn)車間無塵化生產(chǎn)。粉塵經(jīng)除塵器過濾后儲存到粉罐，再通過罐車運(yùn)輸集中處理。

2.2 .5 質(zhì)量管控

眾所周知，國內(nèi)眾多集料加工廠之所以無法生產(chǎn)出高品質(zhì)集料，一方面是因為設(shè)備配套陳舊落后，另一方面是開放式生產(chǎn)過程中沒有嚴(yán)格的質(zhì)量管控體系。項目著眼于新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)范下的集料市場，以質(zhì)量為本，在制訂一系列管理細(xì)則后，通過科技手段來為集料產(chǎn)品質(zhì)量做后盾。具體方法，成品打包后，項目為每包成品集料配置一張電子身份證，如圖4所示。電子身份證所包含的信息有本包集料的原材料信息、成品信息、檢測信息以及生產(chǎn)信息。實現(xiàn)這樣一種功能，則需通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。工作人員將每包成品集料的各類信息輸入到本項目的質(zhì)量管控系統(tǒng)中，在成品打包過程中，工作人員通過包裝機(jī)操控位設(shè)立的工位機(jī)，將各類信息錄入到每包成品集料的電子身份證中，從而完成全套工序。簡而言之，日后本項目可對每包成品集料的質(zhì)量負(fù)責(zé)，同時可追責(zé)到個人。結(jié)合嚴(yán)格的管理制度，有助于杜絕生產(chǎn)過程的不規(guī)范，保證集料的高品質(zhì)。

圖4 集料電子身份證

3 產(chǎn)品質(zhì)量

產(chǎn)品質(zhì)量情況，如表1所示。

表1 產(chǎn)品質(zhì)量

經(jīng)驗收檢測，本項目所產(chǎn)集料完全達(dá)到了英國BS1447:1988標(biāo)準(zhǔn)對集料的要求。

4 結(jié)語

通過本項目的順利建設(shè)使用及所產(chǎn)集料在港珠澳大橋的成功應(yīng)用，證明了以“大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化”建設(shè)集料加工生產(chǎn)廠是符合現(xiàn)代化生產(chǎn)管理要求的一種模式。本項目的建設(shè)，填補(bǔ)了國內(nèi)高端品質(zhì)集料的空白，打破了高端集料依賴進(jìn)口的格局，規(guī)范了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對我國高等級路面發(fā)展起到了一定的推動示范作用。

[1]楊東來，徐永鋼，張廣平，等.瀝青路面集料加工技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2015，（12）：31-40.

[2]鄭鳴皋.略談制沙設(shè)備的開發(fā)[J].礦山機(jī)械，2004，（7）：18-22.

[3]黎正輝，劉紹星，龐團(tuán)結(jié).論立式?jīng)_擊破碎機(jī)制砂工藝[J]．礦山機(jī)械，2007，35（7）：24-27．

[4]王嵩.立軸沖擊式破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的拋料特性與結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D].濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué)，2011.

[5]李本仁.淺談立軸沖擊式破碎機(jī)[J].礦山機(jī)械，2004，（1）：6-7.

[6]齊國成.立式?jīng)_擊破碎機(jī)的破碎機(jī)理研究[J].中國建材裝備，2006，（11）：17-21.

Configuration of Special Aggregate Production Equipment for Deck Pavement of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge

HE Mu
(Guangdong Changda Highway Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510620)

This paper introduces the problem of the bridge deck pavement aggregate shortage after the bridge pavement project of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge was won by Guangdong Chang-Da Highway Engineering Co., Ltd., and how to select and complete the equipment in short time. Out of the production line can produce high-quality aggregate profile. Through the configuration of the aggregate production line, it solves the problem of high-quality aggregate shortage in the environment where the environmental protection requirements are becoming more and more stringent, and the machine-made sand is gradually substituted for the river sand, which has played a certain guiding role for the development of aggregate processing industry.

Hong Kong-Zhuhai-Macao bridge, factory, aggregate, crushing, screening