沥青混凝土搅拌站配筛技术以及应用研究

程光明

摘 要：随着我国经济的飞速发展，沥青混凝土搅拌站配筛技术得到了广泛的应用，而在实际生产过程中，常常会出现由于配筛不合理而出现生产配合与设计难以满足工程质量要求和产量需求的问题，进而直接导致实际生产能力远远低于沥青混凝土搅拌站预期的设计生产能力。简要叙述了沥青混合料，分析了物料中的透筛原理和配筛优化函数，并以某段工程为例阐述了配筛技术在工程中的实际应用。

关键词：沥青混凝土搅拌站；配筛技术；透筛原理；物料级配

中图分类号：U415.6 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.142

我国的城市道路大多是用沥青浇筑路面的。混凝土搅拌站是生产混凝土混合料的主要场所，其生产能力和生产质量决定着城市沥青道路的质量。它的正常运行可以保证施工单位优质、高速和低耗地完成沥青道路路面的建设工作。而在混凝土搅拌站中，物料配筛的合理性在保证混凝土搅拌站的生产质量和产能方面发挥着非常重要的作用。

1 沥青混合料

沥青混合料在道路建设当中起着关键性的作用，它会受车轮荷载力和自然因素的影响，在各种因素的影响下会产生相应的变化。混合料的质量直接影响着路面使用性能和使用寿命。因此，要想使沥青路面保持良好的状态，沥青混合料必须具有较高的力学强度、良好的耐久力、良好的抗滑性和施工的便利性等。

级配，即集料中各级粒径颗粒的分配方法。沥青混合料主要是由矿料和沥青结合料组成的。沥青含量和级配是2个重要因素，它们影响着沥青混合料各个方面的性能。矿级配料在一定程度上决定着矿料骨架的间隙率，它对矿料间隙、沥青用量和矿油的耐黏持久性、混合料之间的摩擦角、混合料的强度、路面成型之后外观的粗糙程度和施工的简易程度等都有着至关重要的影响。矿料的级配组成方式主要有连续级配和间断级配2种。

2 物料的透筛原理

物料在筛面上的振动原理是在概率论的基础上形成的。在振动筛当中，物料在筛面上会连续跳动。在每次的跳动运动中，透过筛孔的物料所产生的百分率被称之为物料的透筛概率，则相对粒度为：

x=d/a. （1）

式（1）中：x为相对粒度；d为物料颗粒的尺寸；a为筛孔的尺寸。

从式（1）中可以看出，如果相对粒度越小，筛分的效果就越好。如果相对粒度为1，透筛的概率就会趋近于0.因此，相对粒度为0.7～1的物料被称为难筛物料，相对粒度<0.7的物料被称为易筛物料。

3 配筛优化函数

如果已经知道被筛分的物料级配，则筛孔的配置优化函数为：

. （2）

当dmax>di+1>0时，i=1，2，3…n-2；当

时，j=1，2，3…n-1.其中，c决定着各个筛孔允

许搜索的范围。

式（2）中：dmax为被筛分物料的最大粒径，也就是说，在沥青混合料中，集料会透过筛孔的通过率为100%；di为第i层筛网的筛孔尺寸。

由配筛函数可知，在相邻的筛孔尺寸之间通常会有接近一定比例的筛比关系。一般情况下，在相邻的筛孔之间，筛比比例为2是比较好的。

4 配筛的技术方法

在沥青混凝土搅拌站中，骨热的二次筛分方式分为层层筛分和阶梯筛分2种。层层筛分，即先筛选大骨料进入热料仓中；阶梯筛分，则是先筛选小骨料进入热料仓中。在混凝土搅拌站的配筛中，主要任务是精准设计各层筛网的筛孔尺寸。在设计过程中，需要充分考虑安装倾角、沥青混合料的类型、各个热料仓分配的均匀度和换筛次数（要尽量减少）等因素。在生产过程中，会随时发生各种变化，因此，需要精心设计最小的筛孔筛板尺寸。

通常情况下，混凝土搅拌设备站中设有4个或者5个热料仓，但是，尽量都会设置成4个。因为减少一层筛板就可以加快2次筛分的时间，这对搅拌站的生产是非常有利的。

5 筛板筛孔的设计步骤

5.1 确定最大筛板的孔径尺寸

在不同的沥青混合料中，对矿料级配最大粒径尺寸的要求是不同的，比如AC-25I的最大粒径为31.5 mm，AC20I的最大粒径为26.5 mm，AK16A的最大粒径为19 mm。在进行骨料筛分的实验中，如果没有出现最大的粒径，则可以根据实际情况确定其尺寸。

计算最大筛板的孔径尺寸的公式为：

. （3）

式（3）中：smax为最大筛板的孔径尺寸；x为在筛孔通过率为100%的情况下所对应的最小标准方孔筛的尺寸；a为沥青混凝土搅拌站安装筛板时的倾斜角的角度。

以某工程为例，该工程全程路段长36.3 km，路面上的沥青是由6 cm的AC25I粗粒下面层、6 cm的AC20I的中粒中层和4 cm的AK16A的下面层组成。在工程中，所用的搅拌设备的设计生产能力为360 t/h，筛板的安装倾角为14°，利用公式可以算出最大筛板的孔径尺寸为20 mm。结合实际情况，在没有出现最大骨料的情况下，参照表1可以将最大筛板的孔径尺寸放宽到22 mm。

5.2 确定最小和次小筛板的孔径尺寸

在沥青混合料中，级配线的位置在确定混凝土颗粒间隙方面起着非常重要的作用。如果以筛孔是4.75 mm为界，那么，大于等于4.75 mm的筛孔就是左段，小于4.75 mm的筛孔就是右段。当级配线的右段上下滑动时，孔隙率也会随之变化。但是，如果级配线的左段滑动，则不会产生变化。因此，在设计时，需要尽量平衡级配线的右段与目标的配比，而左段则需要根据配料的情况决定。一般来说，最小筛板的孔径应该控制在2～2.5 mm之间，次小筛板的孔径应该不大于7 mm。

在某工程中，最小筛板的孔径应设计为2.5 mm，次小筛板的孔径应该设计为5 mm。

5.3 确定其余孔径的筛板尺寸

在设计中间一层或者二层筛板时，应该根据热料仓的实际分配情况，结合热料仓中各种备料的分配情况，按照式（3）计算筛板的孔径。整个计算在消除了倾角的情况下进行，按照换算之后的筛孔尺寸进行模拟室内的筛分实验，之后利用内插法计算换算之后的筛孔通过率和筛余量，然后统计这一层或者二层筛热料仓的产量。对于换算之后的筛板初步储存情况，可以用式（4）计算，即：

x=si·cos（a）. （4）

式（4）中：si为筛板的初步设计尺寸；a为沥青混凝土搅拌站的筛板安装倾角。

在上述案例中，可以将沥青搅拌站设计为4个热料仓。根据配筛的情况，如果中间筛孔的尺寸为15 mm，可以取孔径最小和最大的筛板平均值。

模拟验算的步骤是：①初步设定筛板的尺寸为22 mm、15 mm、2.5 mm。在计算完筛孔的尺寸后，可以得出筛孔尺寸为21.4 mm、14.6 mm、4.85 mm和2.43 mm。经过计算，原材料筛孔的通过率和合成级配的结果为：1～2 cm的碎石（质量百分含量为44%）孔筛通过量为——21.4为100、14.6为69、4.85为0.58、2.43为0.303；0.5～1 cm的碎石（质量百分含量为24%）孔筛通过量为——21.4为100、14.6为100、4.85为19.92、2.43为1.601；石屑（质量百分含量为14%）孔筛通过量为——21.4为100、14.6为100、4.85为99.26、2.43为68.91；砂（质量百分含量为12%）孔筛通过量为——21.4为100、14.6为100、4.85为98.14、2.43为85.97；水泥矿粉（质量百分含量为24%）孔筛通过量为——21.4为100、14.6为100、4.85为100、2.43为100；合成级配（质量百分含量为100%）孔筛通过量为——21.4为100、14.6为86.35、4.85为36.7、2.43为27.37。②将筛孔通过量换算为筛余量，将它们累加之后就是各个热料仓的产量比例，具体如表1所示。

从表2中可以看出，4号热料仓和3号热料仓是基本符合热料仓分配原则的，因此，可以采用孔径为11 mm的筛设计。

6 结束语

综上所述，在混凝土搅拌站实际生产过程中，经常会出现配筛不合理的情况，这样会使生产配比和设计无法满足实际生产需求，进而降低整个设备站的实际生产能力。由生产出来的产品质量可知，其质量和产量都满足实际生产需求，不仅能保证沥青路面的质量，还能推动社会经济的发展。

参考文献

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〔编辑：白洁〕