双滚筒连续式搅拌设备在沥青热再生中的应用

谢 灏

(衡水公路工程总公司)

1 前 言

旧沥青混合料再生技术是近年或将来我国路面材料回收利用、保护资源和环境的基本措施,旧沥青混合料厂拌热再生技术也是一个主要的沥青再生技术,本项目研究具有广阔的应用和推广前景。

2 沥青热再生技术

废旧沥青路面再生利用技术是将需要翻修的或废弃的旧沥青混合料路面经过铣刨、破碎、再和新沥青材料或新材料及再生剂适当配合,重新拌和,形成具有一定路用性能的再生沥青混合料,用于铺筑路面面层或基层的整套工艺技术。对于高等级沥青路面再生利用的施工方法,我国目前正在进行实践和探索。根据国外施工经验,采用工厂热法进行沥青路面再生可以保证再生沥青混合料的质量,确保达到高等级公路的使用要求。下面就其施工工艺流程及关键设备— —双滚筒连续式搅拌设备的应用做以分析,起到为施工单位提供一定借鉴的作用。

3 厂拌热法再生施工工艺流程

厂拌热法再生施工包括现场旧料的回收、集中加热拌和、运输、摊铺碾压等几个步骤。与常规的沥青混合料施工相比,主要增加了旧料回收以及集中拌和时的冷料输送装置、加热装置。其整个工艺流程如图 1所示。

从图 1可以看出,再生沥青路面的施工工艺与普通沥青路面的施工工艺相比,在再生沥青混合料的拌和上复杂程度大大增加。

综合沥青混凝土再生搅拌设备的发展历程,国内外特别是一些发达国家的研究部门和设备制造商数十年来进行了广泛的探索,由间歇式沥青混凝土搅拌楼改造的沥青混凝土再生设备,发展到滚筒式再生搅拌设备,由顺流式改进为逆流式,进一步发展成三套筒式,更进一步形成了目前的双滚筒式沥青混凝土再生搅拌设备,由于它能比现有的其他形式搅拌设备容纳更多的旧料,并且即可用一种简单的方式接受各种废旧材料和改性添加剂,又能在保证强制拌和时间的同时保证绝对清洁的排放并生产出优质的沥青混合料,是一种优质、高效低耗、环保的旧沥青混合料再生的理想设备。

4 双滚筒连续式搅拌式设备

双滚筒连续式搅拌式设备的主要结构如图 2所示。

图 1 厂拌热再生施工工艺流程

4.1 结构特点

所谓双滚筒,即烘干——拌和滚筒采用了双层结构。在内滚筒外部又加了一个固定的外滚筒,而内滚筒同时又成为外滚筒的旋转主轴,其内部结构、支撑和驱动方式与间歇式搅拌设备的干燥滚筒相类似;内滚筒筒内仍作为冷矿料的加热空间,但采取了逆流加热的方式。冷矿料在这里被烘干、加热后,从燃烧器这一端的内筒筒壁的缝隙中流入到外筒的内腔中;在内筒的外壁上装有许多可更换的搅拌叶桨,当内筒旋转时,叶桨就拨动外筒内腔中的各种混合料向与燃烧器相反的方向作螺旋推进运动,变自落式拌和为强制式搅和,并且沿滚筒经历了较长的运动轨迹(即可达90S和较长的拌和时间),从而得到了均质的成品料。外筒与机架固定是不旋转的,筒壁外侧包有绝热材料和密封薄铁板,筒壁内侧装有耐磨衬板。外筒的内腔提供了一个大的裹覆空间:收回材料从燃烧器这一端进入外筒,首先与从内筒流入的已加热的新鲜砂石料混合,吸收新鲜砂石料所携带的热量,使旧沥青得以软化、升温;再生料中的水蒸气和轻油气则从新鲜砂石料流出的缝隙中被吸入燃烧器而焚化,因而大大降低了因采用回收材料所造成的污染,并使回收料的比例可高达 50%;回收材料的热量 90%来自新鲜的热砂石料,10%来自内筒壁和搅拌叶桨的热传导,因此即使提高砂石料的加热温度,也不致造成筒壁的热损失,相反可节约 10%的燃料;随后,矿粉等添加剂也从外筒加入到这一裹覆空间,由于避开了热气流,所以解决了单滚筒搅拌设备难以避免的矿粉失散问题,并且在叶桨的强制搅拌下,可以均匀的分散在混合料中;最后,在外筒壁适当的位置,喷入新鲜的沥青,实现对上述各种集料的裹覆,在这里沥青也因避开了燃烧器的烈焰,而防止了可能出现的沥青老化,其分裂出来的轻质油,同样被吸入燃烧火焰中而焚化。优质成品料从外筒远离燃烧器一端卸出,充分燃烧后不再有烟雾的气体从内筒进料端一侧经集尘装置排入大气。由于回收材料和新鲜沥青中的轻质油已被充分燃烧,布袋式集尘装置的过滤袋不再被油污侵蚀,因而大大提高了使用寿命;另外,外筒底侧开有一个液压操纵的大的活门,可供操作人员进入腔内检查维修之用。

4.2 技术性能特点

双滚筒式沥青混凝土再生搅拌设备是沥青混凝土搅拌设备一次伟大的变革。它对废旧沥青混合料的利用率达到 50%～60%,再生成本低(比间歇式设备低 10%左右),再生质量好(能达到高速公路路面层混合料的质量要求),生产过程符合环保要求(不冒黑烟,不跑粉)。值得一提的是,双滚筒搅拌设备在提高生产能力、降低设备制造成本方面还存在着巨大的潜在空间,是一种技术先进、环保经济的设备,其优良的使用效果,已在一些发达国家的生产实践中获得充分的证明。随着矿料的加工质量的提高、集料工业的发展以及动态的重量计量技术改进,必将提高双滚筒连续强制式再生搅拌设备在路面沥青混凝土再生施工中的应用,它的应用必将有力地提高废旧沥青混合料的再生利用,为降低道路维修费用、提高道路维修质量、保护生态环境、节约社会资源做出巨大贡献。这种搅拌设备既利于拌新料,也适宜再生,是沥青混凝土搅拌设备必然的发展方向。

4.3 设备的优越性

双滚筒连续式拌和机从发展到现在已经有一段历史了,在技术上克服了自身的缺点,具有较大幅度的改进。结构上加长了滚筒的加热空间,加密了搅拌叶片的布置,加深了叶片的宽度以及侧面加挡板等,改善了集料与燃气之间的热交换,又阻止了火焰直接喷射沥青,同时采用多孔喷射沥青,有效的防止了沥青老化;在计量上采用计算机控制系统,精确地控制骨料与沥青的比例;在燃气上加强了热辐射,避免了火焰的直接燃烧;在废料使用上连续滚筒式搅拌机,由于结构上的优越性从而使它在使用废料上具有其他设备无可比拟的优越性。

5 结束语

综上所述,双滚筒搅拌机利用废料的比例较高、低污染、低热损,生产出的再生沥青混合料性能优良,是目前比较完善的废料再生拌和设备,在高速公路沥青路面的养护中具有十分重要的意义。但是,随着社会科学的发展,先进技术的提高和应用,机械化施工进程的逐步增加,施工机械的性能和品质也需要不断的更新和提高,又因为施工机械对施工工艺水平的高低和施工质量的好坏,以及对热再生路面使用品质都有很大影响,所以,养护机械化施工已经成为当今的交通基础设施建设和养护的新的课题,需要我们继续深入探索和研究,以便更好地为交通建设服务。