計量方式改變對環氧瀝青混合料拌和效果改進及應用

裴建斌

（山西工程科技職業大學 智能制造學院，山西晉中 030619）

0 引言

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

目前，溫拌環氧瀝青物料大多通過流量式計量形式添加到瀝青混合料攪拌裝置[2]。實踐表明，傳統的流量式計量方式對于溫拌環氧瀝青雙組份配料存在計量不準確的問題，成為影響溫拌瀝青混合料路用性能的主要原因，本文通過改進計量方式，解決了計量不準確的問題，通過工程應用效果檢驗，顯示改進后的計量方式準確度高，可作為溫拌環氧瀝青拌和的計量設備。

1 流量式計量局限性

溫拌環氧瀝青的路用性能對橋面的使用性能至關重要，環氧瀝青由A、B 組分混合而成，每種組分添加量應嚴格按照配方添加，若改變添加量，直接影響環氧瀝青混合料的路用性能，因此環氧瀝青添加設備對各組分材料的精準計量為重中之重。

表1 為采用流量式計量泵計量不同溫度下A、B 組分實際稱量值，從表1 中數據可以看出隨著溫度的升高，實際稱量值呈現出先增后減的趨勢。隨溫度影響的A、B 組分計量偏差圖見圖1。

圖1 隨溫度影響計量A、B組分計量偏差圖

表1 環氧瀝青A、B組分實際稱量記錄

2 稱重式計量原理

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

通過齒輪泵1 將達到使用要求的環氧瀝青A 組分輸送到稱重計量攪拌罐，由稱重操作系統按預定用量控制齒輪泵1 管路上的三通閥轉變流向，控制計量罐物料質量；操作系統控制齒輪泵2 管路上的三通閥，將達到要求的B 組分輸送到計量稱重攪拌罐；開啟計量罐中的攪拌裝置，當B 組分達到預定用量時，轉換齒輪泵2 管路上的三通閥停止向計量罐輸送物料；計量罐攪拌裝置延時10 s 后停止攪拌，開啟計量罐放料口，將配制完成的環氧瀝青混合物轉入成品罐待用。

成品罐儲量一般是瀝青混合料拌和機每次用量的2 倍，瀝青混合料拌和站操作人員根據預先設定的配合比，將環氧瀝青成品通過齒輪泵3 輸送至拌和設備瀝青計量罐，系統全部通過電腦控制，環氧瀝青A、B 組分的計量、齒輪泵的啟停、均化攪拌器的啟停及控制參數均可預先設定，在控制系統顯示器中，可顯示材料的溫度和各個部件運行狀態，便于操作人員實時監控。

3 稱重式環氧瀝青計量設備

稱重計量設備的結構布置圖如圖3 所示，該設備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 稱重計量式泵送設備構造示意圖

3.1 工作流程

當瀝青攪拌站準備工作就緒，A、B 組分升溫到預定的加熱溫度后，環氧瀝青混合料生產前2～3 min，開始配制環氧瀝青，由齒輪泵2 將B 組分送入計量罐，達到設定重量后停止，開啟齒輪泵1 將A 組分送入計量罐，同時開啟均化攪拌器，達到預設重量后停止A 組分輸入；攪拌10 s 后打開計量罐放料口將攪拌均勻的環氧瀝青導入成品罐，第一次稱量及拌和完成。待放料口關閉后，進行第二次A、B 組分的稱重、攪拌和導入成品罐流程。稱重攪拌過程中齒輪泵1、2 均連續工作，通過三通閥控制A、B 組分導入計量罐和原料罐的質量。當攪拌站操作室內的泵送瀝青信號傳遞到齒輪泵3 時，環氧瀝青通過管道進入拌和樓瀝青計量罐，按照混合料拌和程序加入攪拌缸內，完成環氧瀝青混凝土的拌和。

3.2 精度檢驗

為了檢驗稱重計量設備在生產過程中的準確性，對該設備的計量配料精度進行了試驗檢驗。設定稱重計量值為50 kg，分別將A 組分或B 組分送入計量罐，再將罐中稱重完畢的材料放入標定用的計量桶內進行檢驗，同時用溫度計檢測物料溫度。實測數據如表2所示。

表2 環氧瀝青A、B組分標定結果

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

4 工程檢驗

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

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

表3 流量法環氧瀝青混合料馬歇爾穩定度試驗數據

表3 的結果顯示流量式計量法環氧瀝青混合料穩定度標準差最小為2.85%，平均為3.48%。從表3 所示的環氧瀝青用量抽提結果及A∶B 組分比例可以看出，由于流量式計量方式設備易受溫度、黏度影響，造成混合料的質量有較大的波動，導致環氧瀝青混合料的馬歇爾穩定度波動較大。

表4、表5 為項目生產的環氧瀝青混合料的馬歇爾穩定度及油石比抽提結果。

表4 稱重計量式環氧瀝青混合料的馬歇爾穩定度試驗結果

表5 稱重計量法環氧瀝青用量抽提試驗數據

由表4 可知，稱重式計量瀝青混合料的穩定度標準差為1.88%，流值的標準差僅為0.22%。表5 的抽提試驗結果顯示環氧瀝青設計值與實際添加量之間的最大偏差為-0.04%。

綜合分析表明，將稱重式計量設備應用于工程實際中，計量精度遠高于流量式計量方式，能最大限度保證環氧瀝青配方的準確度，從而保證環氧瀝青混合料的路用性能。

5 結論

a）與傳統的流量計量方式相比，采用稱重式計量方式配制的環氧瀝青配比更穩定、更準確，該計量方式受材料溫度和黏度的影響小。

b）稱重計量配料設備兼具操作方便、性能穩定和計量準確的優點，可用于黏稠性較大的環氧瀝青配制與生產。