CN105544354A - 中温沥青混合料拌和楼及利用该拌和楼制备混合料的方法 - Google Patents

中温沥青混合料拌和楼及利用该拌和楼制备混合料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中温沥青混合料拌和楼及利用该拌和楼制备混合料的方法；该套设备包括原料仓库部分，拌和楼部分，成品加热部分，产品储存部分，各个部分及设备之间以传送带、管路、闸门等连接。原料仓库部分主要包括若干个储存不同粒径的集料仓，通过一条或多条集料传送带连接受料斗。拌和楼部分主要包括受料斗、拌和仓和半成品过渡仓。成品加热部分主要是成品加热仓、除尘系统、加热器、风力控制系统和成品运输车。产品储存部分主要包括成品运输车、成品运输车轨道和多个成品储存仓。使用本发明制取的中温沥青混合料的施工温度范围更宽，可在不低于-5℃的气候条件下施工。

Description

中温沥青混合料拌和楼及利用该拌和楼制备混合料的方法
技术领域
本发明涉及道路工程领域中的沥青混合料的制备技术，具体地指一种中温沥青混合料拌和楼，本发明还涉及利用这种拌和楼制备混合料的方法。
背景技术
随着城市基础设施建设发展迅速，城市道路交通的需求及要求也越来越高。沥青路面在交通载荷与气候影响的综合作用下，随着时间的推移，路面状况和服务能力将逐渐地恶化。近几年经济高速发展，带来交通量迅速增长，车辆大型化、超载严重，由此带来一系列的病害，常见的有车辙、开裂、拥包、松散、沉陷、坑槽等。为了保持路面良好的使用性能和延长它的使用寿命，在路面寿命周期的各个不同阶段需要采用不同的养护维修措措施。沥青路面的养护维修工作对保持路面的服务能力，延长其寿命周期，以及改善噪音、振动等对周边环境的污染有着重要的作用。
沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称，是一种常见的现有路面维修材料。具体的主要有热拌沥青混合料和冷补料这两种。热拌沥青混合料施工温度为135～150℃，冷补沥青混合料施工温度通常为常温(20℃)。
现有的沥青混合料的量产时，多半采用拌和楼。热拌沥青混合料常用的有AC-13、AC-16、AC-20，不同类型混合料集料级配《沥青路面施工技术规范》有详细规定，具体的沥青用量根据特性使用不同的油石比，混合料的施工温度较高。
一般来说，现有工艺系统包括如图6所示的步骤，在和沥青拌和前，集料需要加热至比沥青温度高10～30℃，矿料需要加热至比沥青温度高5～10℃；另一方面，沥青加热至所需温度(通常不少于150℃)。将集料、矿料和沥青高温混合均匀后，得到产品混合料。该混合料产品必须保持在140～170℃左右(例如：70号沥青需要的保温温度为135～155℃)，通常很短时间内必须使用，以免老化，或者浪费不必要的能源。
常规沥青混合料拌和好后如不及时使用，温度降低后就不能再利用，也存在很大的浪费和污染环境。
热拌沥青混合料通常包括改性混合料、普通混合料两种，其实际施工温度分别为145℃左右和165℃左右。
普通沥青混合料的特点是生产、施工温度要求高；热拌沥青混合料施工温度为135～150℃。现有的热拌沥青混合料用于修补时，由于该材料采用集中加热，使用时要么温度过低不易于施工，要么温度过高导致沥青老化加速，都影响混合料的性能。因此，实际的热拌沥青混合料修补的道路寿命一般仅仅为1～2月。
由于在温度达到100℃以上时沥青就开始老化，改性沥青混合料一般施工温度为160～180℃，更容易快速老化。而实际施工中，修补工程规模一般都较小，维修使用量也小，有的坑槽用量不足1t。这必然存在重复高温生产。160～180℃的施工温度也对施工时间存在一定的影响，同时也难以保证质量，所以实际维修中使用较少。
由于热拌沥青混合料需要施工大规模拌和站进行拌和，然而每次开启拌和站需要几小时，同时不停的开启拌和站，不仅浪费能源，成本又高。因此，该领域长期存在不便于小批量生产、生产成本高、维修使用性能低的问题。
《公路沥青路面施工技术规范》要求热拌沥青混合料施工时，气温不得低于10℃。因此热拌沥青混合料在冬季气温低于10℃时，要么不满足施工要求，施工碾压也难以达到规范要求的压实度98％。
实际维修中也可以采用冷补沥青混合料技术。冷补沥青混合料就是用泡沫沥青等用于冷补的沥青与集料混合形成的混合料。主要用于坑穴应急维修，起填充作用。由于冷补料所使用的沥青较贵，故成本较高。但是，冷补沥青混合料的稳定度一般低于5kN，难以达到道路面层对沥青混合料强度不低于8kN的要求。
因此，热拌沥青混合料长期存在的能耗高、效能低的问题；以及低水平、重复维修以及造成的拥堵问题；同时还长期存在的污染排放以及对维修作业人员的健康危害问题。另一方面，冷补沥青混合料也无法满足所有的施工需要。
城市道路维修材料及技术是一直待解决的问题，但至今为止尚无令人满意的技术方案问世。
发明内容
本发明的第一目的是设计一种中温沥青混合料拌和楼，通过如下措施达到的：它包括原料仓库部分，拌和楼部分，成品加热部分，产品储存部分，各个部分及设备之间以传送带、管路、闸门等连接，
原料仓库部分主要包括若干个储存不同粒径的集料仓，通过一条或多条集料传送带连接受料斗；
拌和楼部分主要包括受料斗、拌和仓和半成品过渡仓；矿粉储存仓及其下游的矿粉称量磅通过管路连接拌和仓；沥青储存仓及其下游的沥青称量磅通过管路连接拌和仓；拌和仓内设置有强力拌和机；拌和仓下部设置有拌和仓门；拌和仓的下方为半成品过渡仓；半成品过渡仓的下方设置有半成品传送带；
成品加热部分主要是成品加热仓、除尘系统、加热器、风力控制系统和成品运输车；半成品传送带将半成品输送入成品加热部分的成品加热仓中；成品加热仓的上方设置有除尘系统；成品加热仓的内部设置有强制拌和机、加热仓温度检测设备和加热器；成品加热仓的下部出口端设置成品温度检测设备和成品过渡仓；
产品储存部分主要包括成品运输车、成品运输车轨道和多个成品储存仓。
上述技术方案中，所述的每个集料仓的顶部设置有集料仓筛网，下部设置有集料仓振动器；每个集料仓的下方的集料仓门相对设置有集料称量仓；集料称量仓的出口处设置有集料称量设备。
上述技术方案中，所述的除尘系统包括除尘风机和粉尘回收仓。
上述技术方案中，所述的加热器配套设置有风力控制系统；风力控制系统包括鼓风机。
本发明的第二目的是中温沥青混合料拌和楼制备混合料方法，通过如下措施达到的：包括如下步骤：
1)将不同粒径的集料按相应的粒径和组分配比后，通过集料传送带运输至受料斗中；
矿粉储存仓中的矿粉经矿粉称量磅通过管路输送至拌和仓中；
沥青储存仓中的沥青加热至75～90℃后，经沥青称量磅通过管路输送至拌和仓中；
2)受料斗中的集料卸入拌和仓中，强力拌和机将集料、矿粉和沥青混合均匀；
3)开启拌和仓门，半成品卸入半成品过渡仓中；
4)半成品过渡仓内的半成品通过半成品传送带输送至成品加热仓中；
成品温度检测设备检测到混合均匀的沥青混合料的温度在80℃～95℃之间，且成品中的水含量＜1％，即可将沥青混合料卸入成品过渡仓中；
5)将成品过渡仓内的沥青混合料成品，利用成品运输车输送至成品储存仓中。
上述技术方案中，所述加热仓温度检测设备监测加热仓内的加热温度控制在90～110℃之间。
上述技术方案中，所述风力控制系统配合加热器向加热仓中输送130℃以上的热风。
经过实际生产试验，和现有热拌沥青混合料生产工艺相比，采用本发明生产时，能够降低能耗35％，污染物排放减少55％。
使用本发明制取的中温沥青混合料的施工温度范围更宽，可在不低于-5℃的气候条件下施工。而现有技术改性沥青施工温度不能低于10℃施工，相比之下每年的施工天数可延长数月，满足了道路维修的需求。
可见，本发明能够实现道路维修材料小型定制批量化生产；以及对路面维修智能化的监管，进一步提高政府资金的使用质量、使用效率，降低成本，减少结算过程中人的主观作用；同时还能减少低水平重复维修现象的发生。
附图说明
图1是沥青混合料生产系统的结构示意图。
图2是图1中A区域原料仓库部分的结构示意图。
图3是图1中B区域拌和楼部分的结构示意图。
图4是图1中C区域成品加热部分的结构示意图。
图5是图1中D区域产品储存部分的结构示意图。
图6是现有的沥青生产的工艺流程图。
图中：集料仓1，集料仓筛网1.1，集料仓振动器1.2，集料仓门1.3，集料称量仓1.4，集料称量设备1.5，集料传送带2，矿粉储存仓3，矿粉称量磅3.1，沥青储存仓4，沥青称量磅4.1，受料斗5，拌和仓6，拌和仓门6.1，强力拌和机7，半成品过渡仓8，半成品传送带9，成品加热仓10，除尘系统11，除尘风机11.1，粉尘回收仓11.2，加热仓温度检测设备12，加热器13，风力控制系统14，鼓风机14.1，成品温度检测设备15，成品过渡仓16，成品运输车17，成品运输车轨道17.1，成品储存仓18，强制拌和机19。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的设备和工艺作进一步的详细描述。
本发明设计了一种中温沥青混合料拌和楼，使用高固含量(固含量高达可达75％以上)的改性中温沥青。
该高固含量改性中温沥青混合料由以下组分按质量份数组成：75～82份基质沥青：3～7份中温改性剂，11～22份水。
所述的中温改性剂由以下组分按质量份数组成：
5～10份18/16叔胺；
5～12份阳离子添加剂，所述的阳离子添加剂选自3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵和氯化三甲基十二烷基铵；
1～5份甲醇；
40～50份的乳化剂，所述的乳化剂选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、丁苯橡胶、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、高聚物聚丙烯和聚苯乙烯；
1～3份氯化钙；
5～20份去离子水。
所述的基质沥青为固含量75％以上的基质石油沥青。上述配方中的各种试剂均可以直接从化学制剂供货商处购买得到。
该高固含量改性中温沥青的制备方法包括如下步骤：
1)将中温改性剂的除水以外的组分溶解于不少于60℃的去离子水中，并充分混合均匀；
2)将基质石油沥青加热至150℃以上；
3)将步骤1)得到的中温改性剂和基质石油沥青及水混合后保持温度在75℃～95℃，搅拌均匀；
4)在90℃时，混合生成的改性中温沥青的黏度低于3Pa·s时，沥青生产结束，得到道路修补材料所需的高固含量改性中温沥青。
如图1～5所示，具体生产时采用专用的沥青混合料生产系统，该系统包括原料仓库部分(A区域)，拌和楼部分(B区域)，成品加热部分(C区域)，产品储存部分(D区域)，各个部分及设备之间以传送带、管路、闸门等连接。
原料仓库部分主要包括若干个储存不同粒径的集料仓1。每个集料仓1的顶部设置有集料仓筛网1.1，下部设置有集料仓振动器1.2。每个集料仓1的下方的集料仓门1.3相对设置有集料称量仓1.4。集料称量仓1.4的出口处设置有集料称量设备1.5。所有的集料称量仓1.4倾泻的各种粒径的集料通过一条或多条集料传送带2运输至受料斗5中。
本发明主要针对是道路维修时的混合料生产，最常见的选择五个不同粒径大小：0～3mm，3～5mm，5～10mm，10～13mm，13～19mm，即可满足需要。
拌和楼部分主要包括受料斗5、拌和仓6和半成品过渡仓8。矿粉储存仓3及其下游的矿粉称量磅3.1通过管路连接拌和仓6。沥青储存仓4及其下游的沥青称量磅4.1通过管路连接拌和仓6。拌和仓6内设置有强力拌和机7。拌和仓6下部设置有拌和仓门6.1。拌和仓6的下方为半成品过渡仓8。半成品过渡仓8的下方为半成品传送带9。
根据集料、矿粉和沥青的配比，选择强力拌和机7配套的合适功率的电机，以便于将沥青混合料拌和均匀。强力拌和机7为间歇式生产，每次仅仅拌和所需要的沥青混合料的用量即可，能够有效的节约生产成本。
成品加热部分主要是成品加热仓10、除尘系统11、加热器13、风力控制系统14和成品运输车17。半成品传送带9将半成品输送入成品加热部分的成品加热仓10中。成品加热仓10的上方设置有除尘系统11；除尘系统11包括除尘风机11.1和粉尘回收仓11.2。成品加热仓10的内部设置有强制拌和机19、加热仓温度检测设备12和加热器13。加热器13配套设置有风力控制系统14。风力控制系统14包括鼓风机14.1。成品加热仓10的下部出口端设置成品温度检测设备15和成品过渡仓16。
风力控制系统14和加热器13以及强制拌和机19将沥青混合料在加热条件下混合均匀。同时，除尘系统11将粉尘通过除尘风机11.1吸入粉尘回收仓12中。成品的沥青混合料达到80℃～95℃下含水量为1％以下时，即可被强制拌和机19推送至下方的成品过渡仓16中，等待运输。
产品储存部分主要包括成品运输车17、成品运输车轨道17.1和多个成品储存仓18。成品运输车17在成品运输车轨道17.1上运行时，可以停驻在成品过渡仓16的出料口，将沥青混合料成品运输至成品储存仓18中，等待下一步运输和使用。
采用上述改性中温沥青，制取修补施工时使用的混合料时，具体如下步骤：
1)将不同粒径的集料按相应的粒径和组分配比后，通过集料传送带2运输至受料斗5中；
矿粉储存仓3中的矿粉经矿粉称量磅3.1通过管路输送至拌和仓6中；沥青储存仓4中的沥青加热至75～90℃后，经沥青称量磅4.1通过管路输送至拌和仓6中；
沥青储存仓4中储存的为高固含量改性中温沥青，加热至75～90℃便于运输，此时的含水量为20％左右。
2)受料斗5中的集料卸入拌和仓6中，强力拌和机7将集料、矿粉和沥青混合均匀成半成品；
3)开启拌和仓门6.1，半成品卸入半成品过渡仓8中；
4)半成品过渡仓8内的半成品通过半成品传送带9输送至成品加热仓10中；
加热仓温度检测设备12监测加热仓10内的加热温度控制在90～110℃之间；风力控制系统14配合加热器13向加热仓10中输送130℃以上的热风；
成品温度检测设备15检测到混合均匀的沥青混合料的温度在80℃～95℃之间，且成品中的水含量＜1％时，将沥青混合料卸入成品过渡仓16中。
5)将成品过渡仓16内的沥青混合料成品，利用成品运输车19输送至成品储存仓18中。
风力控制系统14的鼓风机14.1的风速根据加热仓温度检测设备12检测的温度，实时调整风速。除尘风机11.1等设备收集混合料中的水分、烟尘等污染物至粉尘回收仓11.2中，降低这些污染物对环境的污染。
成品过渡仓16中成品沥青混合料的温度在80℃以上，可以至少保证一周以上随时取用不变性，不老化。
本套设备可根据修补需要，选用不同类的混合料拌和，混合料的集料级配及沥青油石比参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)进行设计。
和现有常用的70号A级沥青相比，本发明制取的高固含量改性中温沥青的在生产使用时的各个环节的温度要求明显降低，具有良好的节能减排效果。常见的中温沥青混合料的施工温度如下表1：中温沥青混合料的施工温度范围所示，温度单位均为℃：
表1：中温沥青混合料的施工温度范围
现有的沥青混合料生产中，需要将集料和矿料加热至高于沥青温度，然后才能进行拌和生产。本发明将矿料和集料直接同沥青拌和，不需要预先加热，节省了生产步骤和能源。
特别是常规的热拌沥青混合料生产时，需要对集料和矿料进行加热，必须预先除集料中的大量灰尘。本发明没有对集料和矿料加热，也不需要预处理灰尘。在常规沥青混合料拌和过程中，温度较高，沥青加热、老化严重；并且沥青中大量CO2、NOx、苯丙化物等有害物质会挥发、排放，产生了大量污染物。本发明利用使用中温沥青与集料和矿料直接拌和，就大大减少了高温下产生的污染物。
因为本套设备进行混合料拌和前，不需要对集料、矿料及沥青进行加热，可以根据实际需求量调整给料量，随时开机生产，方便需求。相对常规的热拌沥青站一锅数吨的产量而言，本套设备的规模较小，也较易于操作，方便生产，减少浪费。同时，常规的热拌沥青混合料拌和站在生产前，需要提前几小时对沥青进行加热。这导致常规的热拌沥青拌和站不能随时开车生产；而且每次开启需要的成本较高。一般来说，常规拌和站的一次开机成本在几万元。很明显，如果仅仅是进行小规模的生产，开启常规拌和站的效益低，成本过高。
拌和仓6内的温度仅仅达到沥青的需求即可。然后将半成品转运输送至成品加热仓10中，加热、脱水制成成品沥青混合料。实际沥青加热温度为75～90℃，还没有达到老化温度，基本保证了在加热拌和过程中，沥青没有产生老化。成品沥青混合料储存时，控制温度在80℃以上，即可保证储存至少一周时间，随时取用。因此，依照本发明制得的道路修补材料相比现有技术，更加耐用。实际试验可以保证修补后一年以上的道路依然完好。而现有的修补材料由于高温生产导致的沥青老化严重，往往仅仅修补半年后需要再次返修。
经过实际生产试验，和现有热拌沥青混合料生产工艺相比，采用本发明生产时，能够降低能耗35％，污染物排放减少55％。
使用本发明制取的中温沥青混合料的施工温度范围更宽，可在不低于-5℃的气候条件下施工。而现有技术改性沥青施工温度不能低于10℃施工，相比之下每年的施工天数可延长数月，满足了道路维修的需求。
可见，本发明能够实现道路维修材料小型定制批量化生产；以及对路面维修智能化的监管，进一步提高政府资金的使用质量、使用效率，降低成本，减少结算过程中人的主观作用；同时还能减少低水平重复维修现象的发生。
其他未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.一种中温沥青混合料拌和楼，主要包括原料仓库部分，拌和楼部分，成品加热部分，产品储存部分，各个部分及设备之间以传送带、管路、闸门连接，其特征在于：
原料仓库部分主要包括若干个储存不同粒径的集料仓(1)，通过一条或多条集料传送带(2)连接受料斗(5)；
拌和楼部分主要包括受料斗(5)、拌和仓(6)和半成品过渡仓(8)；矿粉储存仓(3)及其下游的矿粉称量磅(3.1)通过管路连接拌和仓(6)；沥青储存仓(4)及其下游的沥青称量磅(4.1)通过管路连接拌和仓(6)；拌和仓(6)内设置有强力拌和机(7)；拌和仓(6)下部设置有拌和仓门(6.1)；拌和仓(6)的下方为半成品过渡仓(8)；半成品过渡仓(8)的下方设置有半成品传送带(9)；
成品加热部分主要是成品加热仓(10)、除尘系统(11)、加热器(13)、风力控制系统(14)和成品运输车(17)；半成品传送带(9)将半成品输送入成品加热部分的成品加热仓(10)中；成品加热仓(10)的上方设置有除尘系统(11)；成品加热仓(10)的内部设置有强制拌和机(19)、加热仓温度检测设备(12)和加热器(13)；成品加热仓(10)的下部出口端设置成品温度检测设备(15)和成品过渡仓(16)；
产品储存部分主要包括成品运输车(17)、成品运输车轨道(17.1)和多个成品储存仓(18)。
2.根据权利要求1所述的中温沥青混合料拌和楼，其特征在于：所述的每个集料仓(1)的顶部设置有集料仓筛网(1.1)，下部设置有集料仓振动器(1.2)；每个集料仓(1)的下方的集料仓门(1.3)相对设置有集料称量仓(1.4)；集料称量仓(1.4)的出口处设置有集料称量设备(1.5)。
3.根据权利要求1所述的中温沥青混合料拌和楼，其特征在于：所述的除尘系统(11)包括除尘风机(11.1)和粉尘回收仓(11.2)。
4.根据权利要求1所述的中温沥青混合料拌和楼，其特征在于：所述的加热器(13)配套设置有风力控制系统(14)；风力控制系统(14)包括鼓风机(14.1)。
5.使用上述权利要求1～4中任一项所述的中温沥青混合料拌和楼制备混合料方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)将不同粒径的集料按相应的粒径和组分配比后，通过集料传送带(2)运输至受料斗(5)中；
矿粉储存仓(3)中的矿粉经矿粉称量磅(3.1)通过管路输送至拌和仓(6)中；
沥青储存仓4中的沥青加热至75～90℃后，经沥青称量磅(4.1)通过管路输送至拌和仓(6)中；
2)受料斗(5)中的集料卸入拌和仓(6)中，强力拌和机(7)将集料、矿粉和沥青混合均匀；
3)开启拌和仓门(6.1)，半成品卸入半成品过渡仓(8)中；
4)半成品过渡仓(8)内的半成品通过半成品传送带(9)输送至成品加热仓(10)中；
成品温度检测设备(15)检测到混合均匀的沥青混合料的温度在80℃～95℃之间，且成品中的水含量＜1％，即可将沥青混合料卸入成品过渡仓(16)中；
5)将成品过渡仓(16)内的沥青混合料成品，利用成品运输车(19)输送至成品储存仓(18)中。
6.根据权利要求5所述的制备混合料的方法，其特征在于：所述加热仓温度检测设备(12)监测加热仓(10)内的加热温度控制在90～110℃之间。
7.根据权利要求5所述的制备混合料的方法，其特征在于：所述风力控制系统(14)配合加热器(13)向加热仓(10)中输送130℃以上的热风。
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