如何選擇瀝青混凝土拌和樓振動篩篩孔的探討

摘  要： 如何使瀝青混凝土拌和樓的振動篩篩孔與標(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)計要求。

 

關(guān)鍵詞： 道路工程； 瀝青混凝土拌和樓； 振動篩； 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)計已確定的前提下， 對如何通過合理確定振動篩篩孔來正確實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計要求作一探討。

 

 

　　用工程實(shí)際使用的材料計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。

 

 

　　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。同時反復(fù)調(diào)整冷料倉進(jìn)料比例以達(dá)到供料均衡。

 

 

　　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。

 

 

　　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， 因此， 為了使通過瀝青混凝土拌和樓振動篩后的混合料能夠基本上滿足設(shè)計配合比的要求，就必須找出振動篩篩孔的一種對應(yīng)關(guān)系， 使振動篩的篩孔設(shè)置最合理。

 

 

　　瀝青混凝土拌和樓同一個振動篩孔（ 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 個振動篩，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。

 

 

　　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- P_4.75） ²+ （ P^*₂- P_9.5） 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； P_4.75P_9.5 為規(guī)范中4.75mm， 9.5mm篩孔通過率中值（%） 即P_4.75=40P_9.5=60。

 

　　同樣得3# 篩的優(yōu)化函數(shù)

　　　　min{（ P^*₃- P_2.36） ²+（ P^*₃- P_1.18） 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；P_2.36P_1.18 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- P_4.75） ²+（ P^*₂- P_9.5） ²+（ P^*₃- P_2.36） ²+（ P^*₃- P_1.18） 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 型袖珍計算機(jī)進(jìn)行計算。計算得優(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)會對拌和機(jī)進(jìn)行二次篩分所用振動篩等效篩孔的建議， 并結(jié)合我國的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 標(biāo)準(zhǔn)篩孔與振動篩孔的對應(yīng)關(guān)系可參考表1 使用。

 

　　　　

 

　　根據(jù)上式得出優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)篩孔d^*₁、d^*₂、d^*₃ 與振動篩孔的等效對應(yīng)關(guān)系， 見表2。