新型厂拌冷再生混合料设备的研发及应用

凌宏杰（西安市市政设施管理局，西安市 710016）

新型厂拌冷再生混合料设备的研发及应用

凌宏杰
（西安市市政设施管理局，西安市 710016）

本文利用稳定土厂拌设备进行改装，研发出CRS-300型厂拌冷再生混合料生产设备，在原有设备基础上，增加了乳化沥青添加系统、水泥添加系统、矿粉添加系统等功能，整个设备采用二级拌合工艺进行生产。对升级后的冷再生混合料生产设备进行了乳化沥青冷再生以及水泥冷再生的试生产和试摊铺，结果表明该设备生产的质量可靠性高。

厂拌设备；冷再生混合料；乳化沥青冷再生；水泥冷再生

厂拌冷再生是指在工厂采用专门的设备将回收的RAP进行破碎筛分，并与一定比例的新集料(如需要)、再生稳定剂、活性填料和水在常温下进行拌和、摊铺和碾压，形成路面结构层的一项技术。经过对厂拌冷再生工艺流程的分析，各种施工设备中，厂拌冷再生混合料生产设备是整个厂拌冷再生工艺环节的关键设备，厂拌冷再生设备的性能直接决定着厂拌冷再生工程实施的质量，拥有完善成熟的厂拌冷再生设备是将良好混合料设计用于工程实施的物质基础及前提条件，其计量的准确性、可靠度以及拌合性能等要素直接决定着冷再生混合料的质量，因此，本文重点对厂拌冷再生混合料生产设备进行技术开发。

本文利用原有WCB500—JCT型水泥在线稳定土厂拌设备进行改装，经过技术论证、项目实施等环节研发出CRS-300型厂拌冷再生混合料生产设备，在原有设备基础上，增加了乳化沥青添加系统、水泥添加系统、矿粉添加系统等功能，并根据冷再生混合料生产的需要，新加了二次拌合系统，整个设备采用二级拌合工艺进行生产。基于上述功能的保障，该设备既能生产厂拌乳化沥青冷再生混合料，又能生产厂拌水泥冷再生混合料，达到技术及产品的多样化，以便根据城市道路修建的不同层位及技术要求生产相适应的冷再生混合料。

1.设备概况

WCB500—JCT型稳定土厂拌设备，由于各种原因一直闲置。该设备是无锡新华通公路机械有限公司为修筑高等级道路开发的稳定土厂拌设备。该设备由矿物料配料系统、稳定材料储存及给料系统、集料皮带机、搅拌器、供水系统、上料皮带机、混合料储仓、控制系统等组成。WCB500—JCT型水泥在线标定稳定土厂拌设备的功能只能用于水泥稳定土的生产。

通过对该设备的多次调研发现，该设备同厂拌冷再生设备在设备结构、运行原理、技术参数等方面有很多相似之处，故经过反复讨论、研究，决定将该水泥在线稳定土厂拌设备改造成为一台沥青路面RAP厂拌冷再生设备。在对该设备进行一系列的实用新型改造之后，使之成为一台既可以生产水泥冷再生沥青混合料，又可以生产乳化沥青冷再生沥青混合料的一种沥青路面厂拌冷再生设备。

2.设备的改造

通过对国内厂拌冷再生设备的考察及深入研究，考虑到现有车辆的运输能力和原材料的供给能力，确定将WCB-500稳定土厂拌设备改造为最大产量为300吨/小时的沥青路面厂拌冷再生，即CRS-300型沥青路面厂拌冷再生设备。

2.1 设备改造方案确定

依据生产工艺流程、设备配置及技术参数的确定，分析得出由于二次搅拌系统的添加是此次研发改造项目的重点，针对其如何添加，本文共提出了以下3种方案，并分别进行了探讨。

图1 原设备示意图

图2 方案一示意图

图3 方案二示意图

图4 方案三示意图

方案一：将二次搅拌系统添加在成品仓顶部，增大斜皮带上料角度。优点：简单易行。缺点：由于上料角度增大，会影响上料速度，影响产量 。方案二：将二次搅拌系统添加在成品仓顶部，加长斜皮带，同时将成品仓系统左移，整个设备安装尺寸加长。优点：不会影响上料速度，可达到设计产量。缺点：改动较多，较难实施。方案三：割掉成品仓顶部，将二次搅拌系统添加在成品仓上，保证斜皮带下料位置不变。优点：简单易实施；缺点：成品仓容量减少。

由于该设备为连续式生产设备，成品仓存料最好不要超过20秒，成品仓只起到缓冲作用和运输车辆的更换衔接作用，容量减少不会对生产造成影响；比较三个方案优缺点，最终选择方案三为最佳方案。

综合以上内容，确定本次设备改造的最终实施的方案为：

可利用的原有设备部件：石料配料系统、集料皮带机1套、搅拌系统（作为一级搅拌系统）、水泥供给系统、斜输送皮带机1套、水箱及管路

需改造的部分：冷料仓添加1个震动器在地配斗上；供水系统更换1个流量计（提高计量精度），1个变频器（控制水泵）；水泥计量装置更换；电气系统及控制系统的升级改造。

添加的部件：矿粉供给系统；二次搅拌系统：2台45KW同步电机及拌锅等；乳化沥青系统。

2.2 设备改造完成后的性能及参数

根据前面所述的改造方案，改造完成后的CRS-300型沥青路面厂拌冷再生设备配置及技术参数如下：

（1）骨料配料系统

配料系统主要由骨料储仓，骨料电子秤量皮带和集料皮带组成。主要给系统提高合适配比的骨料。有五个18立方的骨料储仓，其中有两个装有强制双轴机械破拱装置和振动器（旧料用），一个只装有振动器（新料用），防止物料形成结拱而影响生产； 每个储料仓配有一个骨料电子秤量皮带，每种骨料均采用电子皮带秤连续计量，称量精度可达到±1.5%；每一个骨料称量皮带的最小输送量是20 吨/小时，最大输送量是180吨/小时，每个骨料皮带秤均配有无料报警装置，当皮带输送的物料太少时则会在电脑上显示报警信号。 集料皮带是三托辊槽式，皮带宽度是1000毫米，输送能力是530吨/小时。

（2）粉料供料系统

粉料供料系统主要由粉料仓、粉料的配给计量组成。主要用于水泥及新添加矿粉的储存和计量供料。 有2个60立方的圆柱罐体粉料仓 ，配有蝶阀、料位计、气力输送进料装置以及仓顶设有振动自清袋式除尘装置，以清洁排气粉尘，仓底部锥体设有微压破拱装置，防止粉料形成结拱；配给计量有一个2吨的斗式电子秤，是三点测力电子传感器指示计量，单个传感器称量能力是2000公斤，叶轮给料机及称重螺旋等组成，粉料由蝶阀进入斗式计量称，然后再经叶轮给料机输送进称重螺旋，消除计量误差后输送进拌锅，整个计量精度控制在±0.5%，电子秤对送出的物料进行连续计量，中央调节器根据实测值与设定值比较，调节叶轮给料机的速度。整个输送过程是全封闭的，防止扬尘。

（3）搅拌系统

搅拌系统由一级搅拌器和二级搅拌器组成。一级搅拌器主要完成骨料、水和矿粉、水泥的搅拌，使其混合均匀，为二级搅拌做准备，二级搅拌是在一级半成品的基础上再添加乳化沥青，搅拌成冷再生混合料。两级搅拌器均采用双卧轴连续式强制搅拌器，拌锅无衬板，有44组耐磨耐腐蚀的拌臂和拌叶，拌叶与拌锅间有约10毫米的间隙，采用密布小叶浆大线速搅拌方案，一边进料一边出料，采用双电机同步减速驱动，工作运转平衡，耐冲击，振动，搅拌输送能力达500吨/小时。

（4）乳化沥青供给系统

该系统主要由乳化沥青罐、乳化沥青泵、流量计、管路阀门及喷洒装置组成。该系统不但能给二次搅拌器中添加乳化沥青、乳化沥青自循环，而且还可以把原材料泵送到50吨储罐，生产完后，还可以反转把管路中的乳化沥青泵进储罐内。

乳化沥青罐是一个50吨的卧式圆柱罐，内带导热油加热盘管和液位显示、温度表及保温；乳化沥青泵使用的是浙江青田的三螺杆泵，供给能力是30吨/小时；在二级搅拌器上装有乳化沥青喷洒装置，喷洒动作的切换由气动三通阀来完成；乳化沥青用流量计计量精度可控制在±0.2%。由储水罐、水泵、流量计及管路阀门组成。该系统不但能为一级搅拌供应水，而且在停机后，还可以清洗乳化沥青供给系统，防止乳化沥青破乳而堵塞。

储水罐是一个8吨的方罐和一个4吨的旧卧罐串联而成；在方罐上安装有进水管和液位控制阀，防止水溢出罐外；流量计的计量精度可控制在±0.5%；水泵采用变频调速，可按设定的加水量由流量计控制，调节水泵流量，水泵最大流量是11.7立方/小时。

上料输送皮带是三托辊槽式皮带机，皮带宽度是1000毫米，输送能力是530 吨/小时。主要把一级搅拌的半成品输送到二级拌锅内。

成品储料仓是一个5吨的钢结构储仓，只是暂时储存拌好的成品，满足连续拌合时的车距要求，保证不间断供料；仓侧壁装有振动器，以防仓臂粘附堆料而堵塞；斗门装有气缸，以便运输车辆换车时不浪费成品料。

电气控制系统由中央控制单元、物料计量控制、水、乳化沥青和添加剂计量单元、上位管理单元和辅助设备控制单元组成。该系统能够自动完成各个工作环节的工作状态控制、配料计量、开机过程管理、关机过程管理等全部操作功能。

3.设备试生产

经过前期的设备安装及调试工作，CRS-300型厂拌冷再生混合料生产设备已具备生产冷再生混合料的技术条件，为了验证设备的可靠性、生产配料的精准性以及所生产的冷再生混合料的技术性能，特进行了乳化沥青冷再生以及水泥冷再生的试生产，并严格按照项目组制定的相应施工方案进行试验路段的铺筑，乳化沥青冷再生选取西安市学院路作为试验路段，用于道路面层，水泥冷再生结合西安市子午大道的改造工程，作为道路基层进行实施。

3.1 乳化沥青冷再生沥青混合料试拌试铺

经过精心准备，设备进行了正式的试生产。在乳化沥青冷再生混合料的试生产中，共生产了乳化沥青冷再生混合料320吨，生产能力是220吨/小时，设备各系统运转良好正常，产品经试验各项指标均满足规范要求，试生产中乳化沥青冷再生配合比及设备实际参数对应如表1所示。

表1 乳化沥青冷再生混合料配合比与设备参数、实际生产值

表2 水泥冷再生混合料配合比与设备参数、实际生产值

从表1可以看出，CRS-300型厂拌冷再生设备生产冷再生混合料时，各料比例与生产配合比基本一致，设备生产的质量可靠性较高。选择学院路作为试验段，进行了乳化沥青冷再生混合料的铺筑，结果表明性能良好，符合规范要求。

3.2 水泥冷再生沥青混合料的试拌试铺

水泥冷再生的试生产共生产水泥冷再生混合料680吨，生产能力为200吨。设备各系统运转一切正常。试生产中水泥冷再生配合比及设备实际参数对应如表2所示。

从上表可以看出，CRS-300型厂拌冷再生设备生产冷再生混合料时，各料比例与生产配合比基本一致，设备生产的质量可靠性较高。

选择在子午大道进行了水泥冷再生混合料的试验路段铺筑工作，铺筑完后用塑料覆盖，养生7天，每日浇水已保证试验段保持湿润，各项路用性能指标均满足规范要求。

4.结论

通过对WCB500—JCT型稳定土厂拌设备进行技术改造，将其改造为CRS-300型沥青路面厂拌冷再生设备，对升级后的设备进行了乳化沥青冷再生以及水泥冷再生的试生产和试摊铺，由其生产的混合料铺筑路面，具有良好的路用性能，该设备生产的质量可靠性高。

[1]沈金安.沥青及沥青混合料的路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

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1007-6344（2016）04-0309-02

凌宏杰（1983-），男，陕西省西安市人，研究生学历，工程师，从事市政道路养护新材料与技术的研究