如何選擇瀝青混凝土拌和樓振動(dòng)篩篩孔的探討
2006-09-20 00:00
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摘 要： 如何使瀝青混凝土拌和樓的振動(dòng)篩篩孔與標(biāo)準(zhǔn)篩的篩孔相對應(yīng)是保證瀝青混合料級配質(zhì)量的關(guān)鍵， 對瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響很大。文章就正確選擇瀝青混凝土拌和樓振動(dòng)篩篩孔作一探討，以期找出一種合理選擇篩孔的有效方法以滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞： 道路工程； 瀝青混凝土拌和樓； 振動(dòng)篩； 篩孔
近年來， 隨著我國高速公路的發(fā)展， 瀝青混凝土路面以其能為車輛提供快速、安全、舒適和經(jīng)濟(jì)的行駛表面而被廣泛地用于高速公路。作為組成高級瀝青路面結(jié)構(gòu)的瀝青混凝土， 其施工關(guān)鍵機(jī)械瀝青混凝土拌和樓的振動(dòng)篩篩孔的選擇， 目前還沒有一套成熟的方法， 本文試以中粒式瀝青混凝土AC-16Ⅱ?yàn)槔?即在混合料配比及礦料級配組成設(shè)計(jì)已確定的前提下， 對如何通過合理確定振動(dòng)篩篩孔來正確實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)要求作一探討。
1 熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)
1.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段
用工程實(shí)際使用的材料計(jì)算各種材料的用量比例， 配合成符合規(guī)范規(guī)定的礦料級配， 進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)， 確定最佳瀝青用量。以此礦料級配及瀝青用量作為目標(biāo)配合比， 供拌和機(jī)確定各冷料倉的供料比例、進(jìn)料速度及試拌使用。
1.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段
對間歇式拌和機(jī)， 必須從二次篩分后進(jìn)入各熱料倉的材料取樣進(jìn)行篩分， 以確定各熱料倉的材料比例， 供拌和機(jī)控制室使用。同時(shí)反復(fù)調(diào)整冷料倉進(jìn)料比例以達(dá)到供料均衡。
1.3 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段
拌和機(jī)采用生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌、鋪筑試驗(yàn)段，并用拌和的瀝青混合料及路上取的芯樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)， 由此確定生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。標(biāo)準(zhǔn)配合比的礦料級配至少應(yīng)包括0.075mm、2.36mm、4.75mm 等3 檔的篩孔通過率接近要求級配的中值。
2 振動(dòng)篩篩孔的設(shè)置
根據(jù)瀝青混凝土路面施工過程中工程質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)要求， 在瀝青混凝土拌和樓取樣， 用抽提后的礦料篩分， 應(yīng)至少檢查0.075mm、2.36mm、4.75mm、最大集料粒徑及中間粒徑（ 中間粒徑宜為：細(xì)、中粒式為9.5mm； 粗粒式為13.2mm） 等5 個(gè)篩孔的通過率。由于瀝青混凝土拌和樓的熱料倉一般只有4 個(gè)， 因此， 為了使通過瀝青混凝土拌和樓振動(dòng)篩后的混合料能夠基本上滿足設(shè)計(jì)配合比的要求，就必須找出振動(dòng)篩篩孔的一種對應(yīng)關(guān)系， 使振動(dòng)篩的篩孔設(shè)置最合理。
2.1 振動(dòng)篩篩孔的確定
瀝青混凝土拌和樓同一個(gè)振動(dòng)篩孔（ 粒徑） 區(qū)間內(nèi)的礦料規(guī)格相近且穩(wěn)定。把它們區(qū)分開， 并通過拌和樓內(nèi)電子秤控制各區(qū)間內(nèi)礦料的用量即能達(dá)到混合料的級配要求。為此， 振動(dòng)篩的孔徑應(yīng)設(shè)置在混合料相鄰粒徑區(qū)間的分界處。故設(shè)3 個(gè)振動(dòng)篩，編號為1# 篩， 2# 篩， 3# 篩， 孔徑分別為d1， d2，d3， 且滿足d1≤19、4.75≤d2≤9.5、1.18≤d3≤2.36。
2.2 振動(dòng)篩篩孔的優(yōu)化
由于1# 篩是控制超規(guī)格的大粒徑礦料， 因此篩孔可定為19mm， 即d1=19， 2# 篩篩孔d2 的確定要使其通過率是4.75 和9.5mm 孔通過率的等差中項(xiàng)； 或者以d2 的通過率與4.75 和9.5 孔通過率之差的平方和最小為目標(biāo)。即
min {（ P*2- P4.75） 2+ （ P*2- P9.5） 2} 4.75≤d2≤9.5 （ 1）
式中， P*2 為2# 篩孔通過率， %； P*2=100 （ d2/D） n； D為礦料的最大粒徑； P4.75P9.5 為規(guī)范中4.75mm， 9.5mm篩孔通過率中值（%） 即P4.75=40P9.5=60。
同樣得3# 篩的優(yōu)化函數(shù)
min{（ P*3- P2.36） 2+（ P*3- P1.18） 2} 1.18≤d3≤2.36 （ 2）
式中， P*3 為3# 篩孔的通過率， %； P*3=100（ d3/D） n；P2.36P1.18 為規(guī)范中2.36mm、1.18mm 篩孔通過率中值， %。
綜合式（ 1） 、（ 2） ， 可得下面優(yōu)化函數(shù)
min{（ P*2- P4.75） 2+（ P*2- P9.5） 2+（ P*3- P2.36） 2+（ P*3- P1.18） 2}
d1=19
4.75≤d2≤9.5
1.18≤d3≤2.36
P*2=100（ d2/D） n
P*3=100（ d3/D） n
根據(jù)上述函數(shù)， 編制BASIC 語言程序。本文介紹使用PC 為E500 型袖珍計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得優(yōu)化結(jié)果
d1=19 d2=7.02 d3=2.27
這是標(biāo)準(zhǔn)篩孔的優(yōu)化結(jié)果， 可將其表示為
d*1=19 d*2=7.02 d*3=2.27。
按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（ JTJ032-94） ， 參照美國瀝青協(xié)會(huì)對拌和機(jī)進(jìn)行二次篩分所用振動(dòng)篩等效篩孔的建議， 并結(jié)合我國的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 標(biāo)準(zhǔn)篩孔與振動(dòng)篩孔的對應(yīng)關(guān)系可參考表1 使用。
 將上表進(jìn)行回歸得回歸方程
d=1.1619115d*0.9936295 相關(guān)系數(shù)r=99.88% 根據(jù)上式得出優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)篩孔d*1、d*2、d*3 與振動(dòng)篩孔的等效對應(yīng)關(guān)系， 見表2。 根據(jù)表2 確定3 個(gè)振動(dòng)篩的篩孔分別為d1=22mm、d2=8mm、d3=2.5mm。
2.3 確定3 種熱料的生產(chǎn)配合比
根據(jù)d*1、d*2、d*3 的優(yōu)化結(jié)果， 按公式P=100（ d*/D） n 計(jì)算3 種熱料生產(chǎn)配合比
1# 料∶2# 料∶3# 料= （ P1- P2） ∶（ P2- P3） ∶P3=1∶0.55∶0.46
3 結(jié)語
按照上述所選定的篩孔（ 22mm， 8mm， 2.5mm）制作振動(dòng)篩， 并通過電子秤可實(shí)現(xiàn)3 種熱料配合比，從而生產(chǎn)出成品合格的瀝青混合料， 這種方法在梨溫高速公路上得到應(yīng)用， 效果良好。 |
| 原作者： 胡致遠(yuǎn) 朱曉斌 謝建華 |
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