瀝青混凝土攪拌站配篩技術以及應用研究

程光明

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，瀝青混凝土攪拌站配篩技術得到了廣泛的應用，而在實際生產過程中，常常會出現由于配篩不合理而出現生產配合與設計難以滿足工程質量要求和產量需求的問題，進而直接導致實際生產能力遠遠低于瀝青混凝土攪拌站預期的設計生產能力。簡要敘述了瀝青混合料，分析了物料中的透篩原理和配篩優化函數，并以某段工程為例闡述了配篩技術在工程中的實際應用。

關鍵詞：瀝青混凝土攪拌站；配篩技術；透篩原理；物料級配

中圖分類號：U415.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.142

我國的城市道路大多是用瀝青澆筑路面的?；炷翑嚢枵臼巧a混凝土混合料的主要場所，其生產能力和生產質量決定著城市瀝青道路的質量。它的正常運行可以保證施工單位優質、高速和低耗地完成瀝青道路路面的建設工作。而在混凝土攪拌站中，物料配篩的合理性在保證混凝土攪拌站的生產質量和產能方面發揮著非常重要的作用。

1 瀝青混合料

瀝青混合料在道路建設當中起著關鍵性的作用，它會受車輪荷載力和自然因素的影響，在各種因素的影響下會產生相應的變化。混合料的質量直接影響著路面使用性能和使用壽命。因此，要想使瀝青路面保持良好的狀態，瀝青混合料必須具有較高的力學強度、良好的耐久力、良好的抗滑性和施工的便利性等。

級配，即集料中各級粒徑顆粒的分配方法。瀝青混合料主要是由礦料和瀝青結合料組成的。瀝青含量和級配是2個重要因素，它們影響著瀝青混合料各個方面的性能。礦級配料在一定程度上決定著礦料骨架的間隙率，它對礦料間隙、瀝青用量和礦油的耐黏持久性、混合料之間的摩擦角、混合料的強度、路面成型之后外觀的粗糙程度和施工的簡易程度等都有著至關重要的影響。礦料的級配組成方式主要有連續級配和間斷級配2種。

2 物料的透篩原理

物料在篩面上的振動原理是在概率論的基礎上形成的。在振動篩當中，物料在篩面上會連續跳動。在每次的跳動運動中，透過篩孔的物料所產生的百分率被稱之為物料的透篩概率，則相對粒度為：

x=d/a. （1）

式（1）中：x為相對粒度；d為物料顆粒的尺寸；a為篩孔的尺寸。

從式（1）中可以看出，如果相對粒度越小，篩分的效果就越好。如果相對粒度為1，透篩的概率就會趨近于0.因此，相對粒度為0.7～1的物料被稱為難篩物料，相對粒度<0.7的物料被稱為易篩物料。

3 配篩優化函數

如果已經知道被篩分的物料級配，則篩孔的配置優化函數為：

. （2）

當dmax>di+1>0時，i=1，2，3…n-2；當

時，j=1，2，3…n-1.其中，c決定著各個篩孔允

許搜索的范圍。

式（2）中：dmax為被篩分物料的最大粒徑，也就是說，在瀝青混合料中，集料會透過篩孔的通過率為100%；di為第i層篩網的篩孔尺寸。

由配篩函數可知，在相鄰的篩孔尺寸之間通常會有接近一定比例的篩比關系。一般情況下，在相鄰的篩孔之間，篩比比例為2是比較好的。

4 配篩的技術方法

在瀝青混凝土攪拌站中，骨熱的二次篩分方式分為層層篩分和階梯篩分2種。層層篩分，即先篩選大骨料進入熱料倉中；階梯篩分，則是先篩選小骨料進入熱料倉中。在混凝土攪拌站的配篩中，主要任務是精準設計各層篩網的篩孔尺寸。在設計過程中，需要充分考慮安裝傾角、瀝青混合料的類型、各個熱料倉分配的均勻度和換篩次數（要盡量減少）等因素。在生產過程中，會隨時發生各種變化，因此，需要精心設計最小的篩孔篩板尺寸。

通常情況下，混凝土攪拌設備站中設有4個或者5個熱料倉，但是，盡量都會設置成4個。因為減少一層篩板就可以加快2次篩分的時間，這對攪拌站的生產是非常有利的。

5 篩板篩孔的設計步驟

5.1 確定最大篩板的孔徑尺寸

在不同的瀝青混合料中，對礦料級配最大粒徑尺寸的要求是不同的，比如AC-25I的最大粒徑為31.5 mm，AC20I的最大粒徑為26.5 mm，AK16A的最大粒徑為19 mm。在進行骨料篩分的實驗中，如果沒有出現最大的粒徑，則可以根據實際情況確定其尺寸。

計算最大篩板的孔徑尺寸的公式為：

. （3）

式（3）中：smax為最大篩板的孔徑尺寸；x為在篩孔通過率為100%的情況下所對應的最小標準方孔篩的尺寸；a為瀝青混凝土攪拌站安裝篩板時的傾斜角的角度。

以某工程為例，該工程全程路段長36.3 km，路面上的瀝青是由6 cm的AC25I粗粒下面層、6 cm的AC20I的中粒中層和4 cm的AK16A的下面層組成。在工程中，所用的攪拌設備的設計生產能力為360 t/h，篩板的安裝傾角為14°，利用公式可以算出最大篩板的孔徑尺寸為20 mm。結合實際情況，在沒有出現最大骨料的情況下，參照表1可以將最大篩板的孔徑尺寸放寬到22 mm。

5.2 確定最小和次小篩板的孔徑尺寸

在瀝青混合料中，級配線的位置在確定混凝土顆粒間隙方面起著非常重要的作用。如果以篩孔是4.75 mm為界，那么，大于等于4.75 mm的篩孔就是左段，小于4.75 mm的篩孔就是右段。當級配線的右段上下滑動時，孔隙率也會隨之變化。但是，如果級配線的左段滑動，則不會產生變化。因此，在設計時，需要盡量平衡級配線的右段與目標的配比，而左段則需要根據配料的情況決定。一般來說，最小篩板的孔徑應該控制在2～2.5 mm之間，次小篩板的孔徑應該不大于7 mm。

在某工程中，最小篩板的孔徑應設計為2.5 mm，次小篩板的孔徑應該設計為5 mm。

5.3 確定其余孔徑的篩板尺寸

在設計中間一層或者二層篩板時，應該根據熱料倉的實際分配情況，結合熱料倉中各種備料的分配情況，按照式（3）計算篩板的孔徑。整個計算在消除了傾角的情況下進行，按照換算之后的篩孔尺寸進行模擬室內的篩分實驗，之后利用內插法計算換算之后的篩孔通過率和篩余量，然后統計這一層或者二層篩熱料倉的產量。對于換算之后的篩板初步儲存情況，可以用式（4）計算，即：

x=si·cos（a）. （4）

式（4）中：si為篩板的初步設計尺寸；a為瀝青混凝土攪拌站的篩板安裝傾角。

在上述案例中，可以將瀝青攪拌站設計為4個熱料倉。根據配篩的情況，如果中間篩孔的尺寸為15 mm，可以取孔徑最小和最大的篩板平均值。

模擬驗算的步驟是：①初步設定篩板的尺寸為22 mm、15 mm、2.5 mm。在計算完篩孔的尺寸后，可以得出篩孔尺寸為21.4 mm、14.6 mm、4.85 mm和2.43 mm。經過計算，原材料篩孔的通過率和合成級配的結果為：1～2 cm的碎石（質量百分含量為44%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為69、4.85為0.58、2.43為0.303；0.5～1 cm的碎石（質量百分含量為24%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為100、4.85為19.92、2.43為1.601；石屑（質量百分含量為14%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為100、4.85為99.26、2.43為68.91；砂（質量百分含量為12%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為100、4.85為98.14、2.43為85.97；水泥礦粉（質量百分含量為24%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為100、4.85為100、2.43為100；合成級配（質量百分含量為100%）孔篩通過量為——21.4為100、14.6為86.35、4.85為36.7、2.43為27.37。②將篩孔通過量換算為篩余量，將它們累加之后就是各個熱料倉的產量比例，具體如表1所示。

從表2中可以看出，4號熱料倉和3號熱料倉是基本符合熱料倉分配原則的，因此，可以采用孔徑為11 mm的篩設計。

6 結束語

綜上所述，在混凝土攪拌站實際生產過程中，經常會出現配篩不合理的情況，這樣會使生產配比和設計無法滿足實際生產需求，進而降低整個設備站的實際生產能力。由生產出來的產品質量可知，其質量和產量都滿足實際生產需求，不僅能保證瀝青路面的質量，還能推動社會經濟的發展。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕