【摘 要】本文结合广西崇靖项目大功率摊铺机沥青面层摊铺对沥青混凝土面层离析的分类和成因进行分析，对摊铺机械控制离析原理进行探讨。希望能为相关人士提供参考。
【关键词】沥青混凝土路面，大功率摊铺机，离析，控制
沥青混凝土路面施工离析，使沥青混合料偏离最佳设计配合比，其力学性能和使用性能发生很大变化，以至于使路面薄弱点产生早期破坏，从而诱发路面大面积损坏。解决路面离析问题，是很多路面工程师、机械工程师共同的希望，有必要全方位、系统地进行研究和分析。
1沥青混凝土面层离析的分类和成因
沥青混凝土离析按外观形式分为条状离析和块状离析，有横向离析、纵向离析和竖向离析，有规则离析和不规则离析。产生离析的原因很多，例如地产材料控制不严，变异大，受石场加工能力不稳定影响；外购材料的变化，受场地堆料方式、堆料过高影响等。施工工艺和操作方式不当将产生严重的离析，停机待料、梯形摊铺速度差，搭接宽度控制不当，过快收斗和不及时碾压等均属于不合理工艺。不规则离析，往往是施工工艺造成的，而规则离析，大多是由于摊铺机的性能所决定的。
2 摊铺机械控制离析原理
2.1 摊铺机械的缺陷
目前的摊铺机原理，对物料的输送和分布由通过刮板输送和螺旋分料器两个环节组成。刮板是一种平移式分层输料装置，对物料不会产生新的搅拌混合作用，因而对前几道工序产生的物料物理和温度离析不能改善。为此，近几年来兴起在摊铺机前加置物料转运车的工艺进行尝试，通过其保温、加热、搅拌等作用使混合料温度和物理离析得到有效改善。对摊铺机自身而言，改善离析和提高摊铺平整度的作用，主要通过螺旋分料器的结构以及运动学参数设计来实现。
目前，多数小功率摊铺机的实际情况是，物料的内、外摩擦力作用造成大粒料容易被送往螺旋分料器两侧，摊铺宽度增大则离析加重。主要原因在于，其螺旋分料器工作参数设定存在缺陷，强调物料输料高度位于螺旋分料器中心上方叶片直径2/3处为宜，由于螺旋分料器内料位较低，需要较高的工作转速才能满足输料量 (高达 100r/min 左右，甚至更高) 要求，在调整抛撒、快速推移运动中，不同粒径物料再次离析。这种思想的实质是沿用了传统的螺旋设计理论，即螺旋分料器的主要功能是均匀输料和布料，而未能赋予螺旋分料器二次搅拌功能以改善前期工序产生的物理和温度离析。
2.2大功率摊铺机离析控制机理
大功率摊铺机的设计理论就是，通过具有二次搅拌以改善离析与均匀输料和布料综合功能的抗离析、大生产率螺旋装置设计，辅以整机与螺旋驱动大功率配置，实现单机大宽幅、大厚度、抗离析一次在型摊铺作业，改善离析，改善双机并幅摊铺接缝离析。其主要特点为：增大螺旋输料能力，降低螺旋驱动转速，增加螺旋二次搅拌功能，减小螺旋起动工作中冲击和加速度使之平衡缓慢起动。
2.2.1 物料满埋螺旋工作。这是增大输料能力，降低螺旋转速，增加二次搅拌作用，避免横向离析的关键，也是一种新理念。提高刮板和螺旋料位传感器料位控制点，是实现这一理念瓣外部形式，其内在实质是：加大螺旋的驱动转矩，并改变驱动器方案。改变常规摊铺机采用高速轴向柱塞马达加减速机的传动方案，直接采用低速径向柱塞大扭矩马达驱动，并且将常规摊铺机700ml/r左右的马达等效排量增加了一倍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆物料满埋螺旋转速降低到80—90r/min或以下，有效防止大颗粒物料随输送距离增大而运动加剧的横向离析，同时由于螺旋埋物料底部而增加二次搅拌效果，改善前期工序产生的温度与物理离析。低速大扭矩马达除可满足物料满埋螺旋需要更大驱动转矩的要求外，还由于这种马达具有起动效率高，带载起动能力强，起动平稳的优点，可以避免高速马达加减速机由于起动效率低，在频繁间断工况下产生的冲击起动现象，减小了物料的冲击推扬离析。物料满埋螺旋，增大输料量并增加螺旋驱动能力还为大厚度一次成型摊铺基础材料提供了可能性。
2.2.2 采用变径螺旋设计。摊铺机的螺旋分料器是一种半开放式的结构，与通常的封闭式螺旋输料器将物料全部输送情况不同的是，它在分输料过程中一边卸料一边输料，最终将物料均匀地布送于熨平板的整个幅宽上。因此，不同位置的螺旋应有不同的输料能力，这要求螺旋分料器应有适应这一性能要求的不同升角或直径。变升角设计有制造困难、互换性差、且搅拌不均的缺陷，DT1800\DTl600等机型采用变径螺旋设计，螺旋自内向外直径逐渐减小，整体断面包络线呈梯形，考虑到制造的方便，可以近似为几种间断的直径结构。这样在分料工作中，可以达到全部螺旋满埋物料工作且搅拌强度一致的效果，除了有效防止横向离析外，还可保证不同宽度位置上摊铺物料的密实度一致、平整度一致。
2.2.3 增加整机功率匹配。摊铺机在摊铺作业中，主要的功率消耗于螺旋驱动，特别当物料满埋螺旋，大宽度摊铺基础材料时，物料摩擦阴力矩增加，驱动螺旋会消耗整机功率的50%－60%，加之刮板、熨平板由于增加宽度而相应增加了功率消耗。发动机功率裕量配置，避免发动机因各种超载产生掉速现象，这种超载频繁地发生于螺旋起动、刮板发卡、料车倒撞等工况下，是摊铺机的特有工况。发动机掉速会影响摊铺机的正常工作，是产生离析、影响平整度的不良因素，也是普通摊铺机的通病。
2.2.4 防止竖向离析。竖向离析指摊铺横向断面上，下部大粒料多而上部大粒料少的上下离析现象。竖向离析的原因是螺旋料槽上部大粒料沿开口处向下滚落，这一现象发生在螺旋前挡板离地间隙调节偏大且料槽中缺料的工况下，以及螺旋外端料槽前方的卸荷口处，由于大粒料沿着螺旋前挡板的间隙和卸荷口处向下滚落，结果造成大粒料沉落于摊铺下层。
大功率摊铺机采用物料满埋螺旋设计，避免了料槽因缺料在螺旋与前挡板之间产生的粒料滚落斜坡；在前挡板下方加装了上下高度可调的前导板，根据摊铺厚度的材料不同适当调节离地间隙，同时前导板下部采用弹性橡胶板结构，可以将离地间隙调为最小且利用弹性板的外张效果减小螺旋的输料阻力；对螺旋外端处的卸荷口，同样采用弹性橡胶板的悬臂式结构，既防止大粒料向下滚落，双起到防止螺旋卡死而卸荷的作用，也避免了因螺旋卸料不畅顶起熨平板影响平整度的现象。
2.2.5 防止纵向离析。纵向离析指摊铺层上出现的沿行车方向的条形离析带，主要产生于左右螺旋的中缝处，各自螺旋的过渡支撑处和双机并幅摊铺的接缝处。采用单机大宽幅摊铺，不存在双机并机摊铺时产生的 300—600mm 的接缝。
由于螺旋驱动链轮箱的空间干涉，使左右螺旋在中缝处断开一定距离，这一断裂处的物料得不到螺旋强制挤压和搅拌，而仅依靠物料的自然流动来充填，摊铺后密实度很低且级配不匀，形成一条明显的条形离析带。
改进型摊铺机采用加大螺旋料槽前后方向听宽度，减小支撑处的结构尺寸，并使支撑结构呈圆弧过渡面，在支撑处的螺旋上加装圆周角100o以上的过渡叶片等措施，有效解决了物料在支撑处的阻滞状况。
在广西崇靖项目路面施工中大规模引入了西安中大生产的大功率摊铺机进行大宽度面层沥青混凝土摊铺，通过以上的设备改进措施在实践中取得了较好的成绩，降低了路面的纵横向离析造成的路面隐患并提高了路面平整度。
参考文献：
[1] 舒翔，姚怀新，孙圣杰，邱子敬，李国维. 沥青混凝土路面大功率摊铺机施工离析控制[J]. 公路. 2006(06)
论文作者:李继业
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/10
标签：螺旋论文; 物料论文; 摊铺机论文; 料器论文; 路面论文; 沥青论文; 混凝土论文; 《低碳地产》2016年8月第15期论文;