CN104233927A - 强制注水式温拌泡沫沥青装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强制注水式温拌泡沫沥青装置，包括沥青喷淋装置、高压水喷淋装置、膨胀腔和搅拌缸，沥青喷淋装置和高压水喷淋装置分别与膨胀腔连通，膨胀腔出口与搅拌缸连通。本发明采用高压水喷淋装置与沥青喷淋装置与膨胀腔连接，结构简单；利用高压水喷淋高温的沥青液中气化形成泡沫沥青，操作简便，同时沥青寿命长，减少温室气体、沥青烟等有害气体的排放，大大改善生产和施工作业环境。
Description
技术领域
本发明涉及泡沫沥青技术领域，尤其是一种强制注水式温拌泡沫沥青装置。
背景技术
近年来，泡沫沥青作为稳定剂和再生剂已经被广泛应用。由于泡沫沥青施工和易性、性能可靠、具有降低混合料生产能耗、减少废气和粉尘排放、明显改善施工作业环境等优点，其应用范围也越来越广泛。目前制备泡沫沥青并已进入初步应用阶段的温拌技术已经超过10种，按照其工作原理可归纳为三大主要派别：沥青发泡法、胶结料降粘技术和表面活性法。
1、沥青发泡法
作为最早的温拌技术之一，1998年英国壳牌公司于挪威Kolo-Veidekke公司共同开发，现与BP共同拥有。其原理是分阶段加入沥青。将常用沥青分为硬质沥青和软质沥青。两种沥青分阶段通过各自的管路加入拌和锅。在较低温度下软质沥青仍然可以实现对石料的充分裹覆；在此基础上，通过泡沫发生装置注入硬质沥青，在较低温度下发泡后的硬质沥青仍然具有较好工作性。该温拌过程无需添加任何添加剂。可较低温度超过30℃。但是由于较大规模的设备和拌和楼库区改造，以及硬质沥青和软质沥青在市场上的难得性，此技术无法推广。
2、胶结料降粘技术
Sasobit是德国Sasol Wax公司的产品。原为抗车辙添加剂，后因其具有一定施工温度的作用，也被用作温拌添加剂。Sasobit是由煤气采用生产出的长链石蜡，此石蜡软化点远远高于天然石蜡，长链石蜡在116℃时转化为液态，加入沥青约3%后会明显降低沥青高温粘度，同时提高沥青软化点。混合料的生产温度可以降低较少。但是石蜡在与石料粘结和低温性能方面存在问题，所以也不能一味提高Sasobit石蜡用量来达到更高降温效果。
3、基于表面活性原理温拌技术
该温拌技术是美国MeadWestvaco公司的AsphaltInnovation部门独创的一种温拌沥青技术，现已经历三代产品。第一代产品是基于乳化平台温拌技术，由于拌和时引入大量水分,降温效果明显,但乳化沥青制备较为复杂工艺要求高，现已基本不采用。第二代直投分散温拌技术(添加DAT浓缩液温拌技术)。第三代Evotherm3G技术，主要是在DAT技术的基础上实现了将Evotherm温拌浓缩液无需用水稀释状态下的使用，这样就可以直接在拌和楼中进行添加，可实现沥青混合料工作温度下降30℃～40℃。该种技术已开始在国内应用，但是由于温拌添加剂的垄断，使成品混合料成本增加25～30元/吨，昂贵的设备和温拌添加剂生产的高成本混合料让人怯步。
注水式泡沫沥青温拌技术，只是在高温沥青中添加一定比例的水，使水急剧汽化，体积迅速膨胀，生成泡沫沥青，沥青是以泡沫沥青的形式喷入拌缸与集料拌和成沥青混合料，泡沫沥青比沥青粘度降低，和易性增加，可以在较低的温度下充分裹覆集料，降低沥青混合料的拌和温度，实现温拌。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种强制注水式温拌泡沫沥青装置，结构巧妙，制的产品性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种强制注水式温拌泡沫沥青装置，包括沥青喷淋装置、高压水喷淋装置、膨胀腔和搅拌缸，沥青喷淋装置和高压水喷淋装置分别与膨胀腔连通，膨胀腔出口与搅拌缸连通。
进一步地，该膨胀腔包括混合室和双向螺旋混合腔，混合室的出口与双向螺旋混合腔入口连通。
进一步地，该沥青喷淋装置出口与混合室的上方入口连通；高压水喷淋装置出口与混合室的侧壁上喷淋口连通。
进一步地，该侧壁上的喷淋口设有三个，且均匀布置。
进一步地，该沥青喷淋装置喷出的沥青速度为1.23米/秒。
进一步地，该高压水喷淋装置的喷出的水速为70～80米/秒。
进一步地，该高压水喷淋装置由水泵、单向阀和空压机构成，水泵出口经单向阀与膨胀腔管道连接；空压机出口经单向阀与该管道连通。
进一步地，该管道上设有流量计。
进一步地，该沥青喷淋装置由计量桶与喷淋泵连通构成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用高压水喷淋装置与沥青喷淋装置与膨胀腔连接，结构简单；利用高压水喷淋高温的沥青液中气化形成泡沫沥青，操作简便，同时沥青寿命长，减少温室气体、沥青烟等有害气体的排放，大大改善生产和施工作业环境。
附图说明
图1为本发明强制注水式温拌泡沫沥青装置的结构示意图；
图2为膨胀腔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图1所示的一种强制注水式温拌泡沫沥青装置，包括沥青喷淋装置、高压水喷淋装置、膨胀腔3和搅拌缸4，沥青喷淋装置和高压水喷淋装置分别与膨胀腔3连通，膨胀腔3出口与搅拌缸4连通。
其中，沥青喷淋装置包括沥青计量桶11和喷淋泵12，沥青计量桶11与喷淋泵12连通，喷淋泵12的出口与膨胀腔3连通。
高压水喷连装置包括依次连通的与自来水源管道连通的球阀21、调压阀及压力表22、电磁阀23、柱塞泵24、PA自卸荷阀及压力表25、流量计26、单向阀27、压力表28、球阀28和单向阀29，最后与膨胀腔3连通；在相邻的单向阀27与压力表28之间的管道上连通有高压气旁路，高压气旁路由空压机经球阀51、空气过滤调压阀及压力表52、电磁阀53和单向阀54构成的通路。
膨胀腔3包括混合室31和双向螺旋混合腔32，如图2所示，混合室31的出口与双向螺旋混合腔32入口连通。
具体的，沥青喷淋泵12的出口与混合室31的上方入口连通，喷出的沥青速度为1.23米/秒；高压水喷淋装置出口与混合室的侧壁上喷淋口33连通；并且该侧壁上的喷淋口33设有三个，且均匀布置，喷出的水速为70～80米/秒。
本强制注水式温拌泡沫沥青设备，通过高压柱塞泵24转速输出高压冷水，经过定值、计量的水通过喷头，高速、高压强制注入喷淋管道上的混合腔31，三股高压水与同步经过的沥青充分混合，已经混合的沥青与水经过双向螺旋混合腔32时再次强制折流、混合，二次强迫式混合将水滴均匀的混合在沥青内，蒸汽膨胀，从而产生泡沫状沥青一起送至拌缸搅拌。
混合腔31和喷头经过高精度加工、定位，喷头射出的三股高压水柱约以70～80米/秒的速度同时冲向混合腔圆心，与此同步经过混合腔内的低速1.23米/秒高温沥青混合。由于水的流速约是沥青流速的60～70倍，高速高压水能穿透低速沥青在混合腔中心稍后圆心处汇合、撞击，溅炸成无数微小水滴均匀的混合到低速沥青中，经过混合的水和沥青经过双向螺旋混合腔32时再次强制旋转、折流达到充分混合的效果。
本装置的工作原理：
向热沥青中加入一定量的冷水，当注入的冷水在混合腔内与同步经过的高温的沥青充分混合，高温沥青与冷水滴（常温水滴）接触时，高温沥青与冷水滴发生热交换，水滴迅速升至100℃，水滴在混合腔内体积膨胀，产生蒸汽，蒸汽膨胀，同时沥青略微冷却，略微冷却的沥青形成薄膜，薄膜依靠表面张力将蒸汽泡裹覆，混合腔内形成无数个沥青泡，生产泡沫沥青。沥青是泡沫沥青的形式喷入拌缸与集料拌和成沥青混合料。泡沫沥青比沥青粘度低，但和易性增加，可以在较低的温度下充分裹覆集料，降低沥青混合料的拌和温度，实现泡沫沥青温拌混合料生产。
本设备获得的泡沫沥青温拌混合料具有以下优点：
1、减轻沥青老化，改善作业环境。泡沫沥青温拌混合料拌和温度的降低，能够有效地降低沥青的老化程度，同时减少温室气体、沥青烟等有害气体的排放，大大改善生产和施工作业环境。
2、降低沥青混合料的生产成本。泡沫沥青温拌混合料的生产温度比热拌沥青混合料降低20-30℃，石料加热温度也大幅度下降，可以节约生产耗能30%以上，每吨混合料生产成本可降低10元左右。
3、技术性能符合规范要求。泡沫沥青温拌混合料不但易于拌和均匀和辗压密实，可操作性良好，完全符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中对热拌沥青混合料的技术要求。
4、延长施工季节，增加沥青路面施工的灵活性、便利性。
5、延长沥青混合料拌和设备使用寿命，降低设备使用成本。
采用本设备制备泡沫沥青，在施工摊铺过程中对混合料进行抽提和马氏试验，并对压实成型的面层钻取芯样进行了检测，通过检测各项指标均符合设计及规范要求。施工期间请相关部门对现场沥青烟、苯可容物等有害物质的排放进行了检测，见表1；
施工现场排放物检测情况一览表 表1
通过现场观察，采用本设备制备的泡沫沥青在摊铺过程中工人操作难度大大降低，几乎没有沥青烟呛人现象的发生。泡沫沥青温拌混合料生产时，CO2和沥青烟的排放量明显比普通热拌沥青混合料减少。因此，泡沫沥青温拌技术具有显著的环境效益，见表2所示。
泡沫沥青温拌沥青混合料与普通热拌沥青混合料进行节能数据 表2
采用泡沫沥青温拌技术可以使沥青混合料的生产拌和温度降低25～30℃，生产能耗可节约30%以上，每吨沥青混合料的生产成本可降低10元左右，能够有效地节约能源，降低生产成本。
通过工程中对温拌沥青的合理使用，及对其性能指标的检测，未出现因沥青混合料原因而引发的早期病害，证明了温拌沥青混合料不仅在节能降耗、环境保护方面有着显著的效益，而且它的路用性能也不低于热拌沥青混合料，为今后的大面积推广使用提供了强有力的实践依据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：包括沥青喷淋装置、高压水喷淋装置、膨胀腔和搅拌缸，沥青喷淋装置和高压水喷淋装置分别与膨胀腔连通，膨胀腔出口与搅拌缸连通。
2.如权利要求1所述强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：该膨胀腔包括混合室和双向螺旋混合腔，混合室的出口与双向螺旋混合腔入口连通。
3.如权利要求2所述强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：该沥青喷淋装置出口与混合室的上方入口连通；高压水喷淋装置出口与混合室的侧壁上喷淋口连通。
4.如权利要求3所述强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：该侧壁上的喷淋口设有三个，且均匀布置。
5.如权利要求1所述强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：该沥青喷淋装置喷出的沥青速度为1.23米/秒。
6.如权利要求1所述强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：该高压水喷淋装置的喷出的水速为70～80米/秒。
7.如权利要求1所述强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：该高压水喷淋装置由水泵、单向阀和空压机构成，水泵出口经单向阀与膨胀腔管道连接；空压机出口经单向阀与该管道连通。
8.如权利要求7所述强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：该管道上设有流量计。
9.如权利要求1所述强制注水式温拌泡沫沥青装置，其特征在于：该沥青喷淋装置由计量桶与喷淋泵连通构成。
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