新型廠拌冷再生混合料設備的研發及應用

凌宏杰（西安市市政設施管理局，西安市 710016）

新型廠拌冷再生混合料設備的研發及應用

凌宏杰
（西安市市政設施管理局，西安市 710016）

本文利用穩定土廠拌設備進行改裝，研發出CRS-300型廠拌冷再生混合料生產設備，在原有設備基礎上，增加了乳化瀝青添加系統、水泥添加系統、礦粉添加系統等功能，整個設備采用二級拌合工藝進行生產。對升級后的冷再生混合料生產設備進行了乳化瀝青冷再生以及水泥冷再生的試生產和試攤鋪，結果表明該設備生產的質量可靠性高。

廠拌設備；冷再生混合料；乳化瀝青冷再生；水泥冷再生

廠拌冷再生是指在工廠采用專門的設備將回收的RAP進行破碎篩分，并與一定比例的新集料(如需要)、再生穩定劑、活性填料和水在常溫下進行拌和、攤鋪和碾壓，形成路面結構層的一項技術。經過對廠拌冷再生工藝流程的分析，各種施工設備中，廠拌冷再生混合料生產設備是整個廠拌冷再生工藝環節的關鍵設備，廠拌冷再生設備的性能直接決定著廠拌冷再生工程實施的質量，擁有完善成熟的廠拌冷再生設備是將良好混合料設計用于工程實施的物質基礎及前提條件，其計量的準確性、可靠度以及拌合性能等要素直接決定著冷再生混合料的質量，因此，本文重點對廠拌冷再生混合料生產設備進行技術開發。

本文利用原有WCB500—JCT型水泥在線穩定土廠拌設備進行改裝，經過技術論證、項目實施等環節研發出CRS-300型廠拌冷再生混合料生產設備，在原有設備基礎上，增加了乳化瀝青添加系統、水泥添加系統、礦粉添加系統等功能，并根據冷再生混合料生產的需要，新加了二次拌合系統，整個設備采用二級拌合工藝進行生產。基于上述功能的保障，該設備既能生產廠拌乳化瀝青冷再生混合料，又能生產廠拌水泥冷再生混合料，達到技術及產品的多樣化，以便根據城市道路修建的不同層位及技術要求生產相適應的冷再生混合料。

1.設備概況

WCB500—JCT型穩定土廠拌設備，由于各種原因一直閑置。該設備是無錫新華通公路機械有限公司為修筑高等級道路開發的穩定土廠拌設備。該設備由礦物料配料系統、穩定材料儲存及給料系統、集料皮帶機、攪拌器、供水系統、上料皮帶機、混合料儲倉、控制系統等組成。WCB500—JCT型水泥在線標定穩定土廠拌設備的功能只能用于水泥穩定土的生產。

通過對該設備的多次調研發現，該設備同廠拌冷再生設備在設備結構、運行原理、技術參數等方面有很多相似之處，故經過反復討論、研究，決定將該水泥在線穩定土廠拌設備改造成為一臺瀝青路面RAP廠拌冷再生設備。在對該設備進行一系列的實用新型改造之后，使之成為一臺既可以生產水泥冷再生瀝青混合料，又可以生產乳化瀝青冷再生瀝青混合料的一種瀝青路面廠拌冷再生設備。

2.設備的改造

通過對國內廠拌冷再生設備的考察及深入研究，考慮到現有車輛的運輸能力和原材料的供給能力，確定將WCB-500穩定土廠拌設備改造為最大產量為300噸/小時的瀝青路面廠拌冷再生，即CRS-300型瀝青路面廠拌冷再生設備。

2.1 設備改造方案確定

依據生產工藝流程、設備配置及技術參數的確定，分析得出由于二次攪拌系統的添加是此次研發改造項目的重點，針對其如何添加，本文共提出了以下3種方案，并分別進行了探討。

圖1 原設備示意圖

圖2 方案一示意圖

圖3 方案二示意圖

圖4 方案三示意圖

方案一：將二次攪拌系統添加在成品倉頂部，增大斜皮帶上料角度。優點：簡單易行。缺點：由于上料角度增大，會影響上料速度，影響產量 。方案二：將二次攪拌系統添加在成品倉頂部，加長斜皮帶，同時將成品倉系統左移，整個設備安裝尺寸加長。優點：不會影響上料速度，可達到設計產量。缺點：改動較多，較難實施。方案三：割掉成品倉頂部，將二次攪拌系統添加在成品倉上，保證斜皮帶下料位置不變。優點：簡單易實施；缺點：成品倉容量減少。

由于該設備為連續式生產設備，成品倉存料最好不要超過20秒，成品倉只起到緩沖作用和運輸車輛的更換銜接作用，容量減少不會對生產造成影響；比較三個方案優缺點，最終選擇方案三為最佳方案。

綜合以上內容，確定本次設備改造的最終實施的方案為：

可利用的原有設備部件：石料配料系統、集料皮帶機1套、攪拌系統（作為一級攪拌系統）、水泥供給系統、斜輸送皮帶機1套、水箱及管路

需改造的部分：冷料倉添加1個震動器在地配斗上；供水系統更換1個流量計（提高計量精度），1個變頻器（控制水泵）；水泥計量裝置更換；電氣系統及控制系統的升級改造。

添加的部件：礦粉供給系統；二次攪拌系統：2臺45KW同步電機及拌鍋等；乳化瀝青系統。

2.2 設備改造完成后的性能及參數

根據前面所述的改造方案，改造完成后的CRS-300型瀝青路面廠拌冷再生設備配置及技術參數如下：

（1）骨料配料系統

配料系統主要由骨料儲倉，骨料電子秤量皮帶和集料皮帶組成。主要給系統提高合適配比的骨料。有五個18立方的骨料儲倉，其中有兩個裝有強制雙軸機械破拱裝置和振動器（舊料用），一個只裝有振動器（新料用），防止物料形成結拱而影響生產； 每個儲料倉配有一個骨料電子秤量皮帶，每種骨料均采用電子皮帶秤連續計量，稱量精度可達到±1.5%；每一個骨料稱量皮帶的最小輸送量是20 噸/小時，最大輸送量是180噸/小時，每個骨料皮帶秤均配有無料報警裝置，當皮帶輸送的物料太少時則會在電腦上顯示報警信號。 集料皮帶是三托輥槽式，皮帶寬度是1000毫米，輸送能力是530噸/小時。

（2）粉料供料系統

粉料供料系統主要由粉料倉、粉料的配給計量組成。主要用于水泥及新添加礦粉的儲存和計量供料。 有2個60立方的圓柱罐體粉料倉 ，配有蝶閥、料位計、氣力輸送進料裝置以及倉頂設有振動自清袋式除塵裝置，以清潔排氣粉塵，倉底部錐體設有微壓破拱裝置，防止粉料形成結拱；配給計量有一個2噸的斗式電子秤，是三點測力電子傳感器指示計量，單個傳感器稱量能力是2000公斤，葉輪給料機及稱重螺旋等組成，粉料由蝶閥進入斗式計量稱，然后再經葉輪給料機輸送進稱重螺旋，消除計量誤差后輸送進拌鍋，整個計量精度控制在±0.5%，電子秤對送出的物料進行連續計量，中央調節器根據實測值與設定值比較，調節葉輪給料機的速度。整個輸送過程是全封閉的，防止揚塵。

（3）攪拌系統

攪拌系統由一級攪拌器和二級攪拌器組成。一級攪拌器主要完成骨料、水和礦粉、水泥的攪拌，使其混合均勻，為二級攪拌做準備，二級攪拌是在一級半成品的基礎上再添加乳化瀝青，攪拌成冷再生混合料。兩級攪拌器均采用雙臥軸連續式強制攪拌器，拌鍋無襯板，有44組耐磨耐腐蝕的拌臂和拌葉，拌葉與拌鍋間有約10毫米的間隙，采用密布小葉漿大線速攪拌方案，一邊進料一邊出料，采用雙電機同步減速驅動，工作運轉平衡，耐沖擊，振動，攪拌輸送能力達500噸/小時。

（4）乳化瀝青供給系統

該系統主要由乳化瀝青罐、乳化瀝青泵、流量計、管路閥門及噴灑裝置組成。該系統不但能給二次攪拌器中添加乳化瀝青、乳化瀝青自循環，而且還可以把原材料泵送到50噸儲罐，生產完后，還可以反轉把管路中的乳化瀝青泵進儲罐內。

乳化瀝青罐是一個50噸的臥式圓柱罐，內帶導熱油加熱盤管和液位顯示、溫度表及保溫；乳化瀝青泵使用的是浙江青田的三螺桿泵，供給能力是30噸/小時；在二級攪拌器上裝有乳化瀝青噴灑裝置，噴灑動作的切換由氣動三通閥來完成；乳化瀝青用流量計計量精度可控制在±0.2%。由儲水罐、水泵、流量計及管路閥門組成。該系統不但能為一級攪拌供應水，而且在停機后，還可以清洗乳化瀝青供給系統，防止乳化瀝青破乳而堵塞。

儲水罐是一個8噸的方罐和一個4噸的舊臥罐串聯而成；在方罐上安裝有進水管和液位控制閥，防止水溢出罐外；流量計的計量精度可控制在±0.5%；水泵采用變頻調速，可按設定的加水量由流量計控制，調節水泵流量，水泵最大流量是11.7立方/小時。

上料輸送皮帶是三托輥槽式皮帶機，皮帶寬度是1000毫米，輸送能力是530 噸/小時。主要把一級攪拌的半成品輸送到二級拌鍋內。

成品儲料倉是一個5噸的鋼結構儲倉，只是暫時儲存拌好的成品，滿足連續拌合時的車距要求，保證不間斷供料；倉側壁裝有振動器，以防倉臂粘附堆料而堵塞；斗門裝有氣缸，以便運輸車輛換車時不浪費成品料。

電氣控制系統由中央控制單元、物料計量控制、水、乳化瀝青和添加劑計量單元、上位管理單元和輔助設備控制單元組成。該系統能夠自動完成各個工作環節的工作狀態控制、配料計量、開機過程管理、關機過程管理等全部操作功能。

3.設備試生產

經過前期的設備安裝及調試工作，CRS-300型廠拌冷再生混合料生產設備已具備生產冷再生混合料的技術條件，為了驗證設備的可靠性、生產配料的精準性以及所生產的冷再生混合料的技術性能，特進行了乳化瀝青冷再生以及水泥冷再生的試生產，并嚴格按照項目組制定的相應施工方案進行試驗路段的鋪筑，乳化瀝青冷再生選取西安市學院路作為試驗路段，用于道路面層，水泥冷再生結合西安市子午大道的改造工程，作為道路基層進行實施。

3.1 乳化瀝青冷再生瀝青混合料試拌試鋪

經過精心準備，設備進行了正式的試生產。在乳化瀝青冷再生混合料的試生產中，共生產了乳化瀝青冷再生混合料320噸，生產能力是220噸/小時，設備各系統運轉良好正常，產品經試驗各項指標均滿足規范要求，試生產中乳化瀝青冷再生配合比及設備實際參數對應如表1所示。

表1 乳化瀝青冷再生混合料配合比與設備參數、實際生產值

表2 水泥冷再生混合料配合比與設備參數、實際生產值

從表1可以看出，CRS-300型廠拌冷再生設備生產冷再生混合料時，各料比例與生產配合比基本一致，設備生產的質量可靠性較高。選擇學院路作為試驗段，進行了乳化瀝青冷再生混合料的鋪筑，結果表明性能良好，符合規范要求。

3.2 水泥冷再生瀝青混合料的試拌試鋪

水泥冷再生的試生產共生產水泥冷再生混合料680噸，生產能力為200噸。設備各系統運轉一切正常。試生產中水泥冷再生配合比及設備實際參數對應如表2所示。

從上表可以看出，CRS-300型廠拌冷再生設備生產冷再生混合料時，各料比例與生產配合比基本一致，設備生產的質量可靠性較高。

選擇在子午大道進行了水泥冷再生混合料的試驗路段鋪筑工作，鋪筑完后用塑料覆蓋，養生7天，每日澆水已保證試驗段保持濕潤，各項路用性能指標均滿足規范要求。

4.結論

通過對WCB500—JCT型穩定土廠拌設備進行技術改造，將其改造為CRS-300型瀝青路面廠拌冷再生設備，對升級后的設備進行了乳化瀝青冷再生以及水泥冷再生的試生產和試攤鋪，由其生產的混合料鋪筑路面，具有良好的路用性能，該設備生產的質量可靠性高。

[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料的路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

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1007-6344（2016）04-0309-02

凌宏杰（1983-），男，陜西省西安市人，研究生學歷，工程師，從事市政道路養護新材料與技術的研究