新型沥青混合料高频振动搅拌装置的研究

王银龙 曹仲龙 马建磊

（中交公路养护工程技术有限公司，广西 南宁 530200）

0 引言

高频振动搅拌技术是在沥青混合料进行搅拌的同时，外界同步对沥青混合料施加一个外加振动力，外加振动力可以使混合料中的水泥颗粒一直处于震颤的状态，增加了混合料中颗粒间的碰撞频率与速度，进而阻止水泥粘聚成团，同时外加振动力可以提高水泥的水化程度，改善混凝土的微观结构，达到沥青混合料快速均匀分布的目的。沥青混合料的各种组成材料的表面在振动力的作用下会变得更加洁净光滑，这使得水泥与其他材料之间的黏结力在振动力的作用下得到了一定程度的提高[1]。

1 高频振动沥青混合料搅拌装置的设计思路

振动搅拌技术可以提高沥青混合料的均匀性，增加沥青混合料的强度和抗裂性能，保证沥青混合料的持续耐久性，同时可以在一定程度上降低搅拌过程中的水泥用量。振动搅拌技术对混凝土材料也有较好的振动效果，可以增加混凝土微观颗粒的均匀性，改善混凝土内部的孔隙分布，提高混凝土的强度，减少混凝土内部裂缝，提高施工效率。

因此，本文将设计一种在复杂外部环境下，能够灵活机动，快速高效对路面修复施工中所使用的沥青混合料进行振动搅拌的设备。该种沥青混合料振动搅拌装置需要操作简单，定位精准，增强搅拌均匀性，方便上料与出料，且可以随时能够对正在搅拌的沥青混合料进行燃气加热，以防沥青混合料因低温的影响而结块，进而影响使用[2]。

2 高频振动沥青混合料搅拌装置设备组成

沥青混合搅拌的多级高频振动搅拌装置由搅拌箱、箱体振动机构、轴体振动机构、正反转搅拌机构、搅拌支架等5大部分组成，见图1。

图1 沥青混合料高频振动搅拌装置示意图

2.1 搅拌箱

搅拌箱是盛放沥青混合料并进行搅拌的箱体，搅拌箱顶部设置有进料口，上部有可以开合的与搅拌箱铰接的箱盖，箱盖上设置有观察窗方便观察沥青混合料的搅拌进度，底部设置有下料口，可以在搅拌完成后直接打开下料口进行出料，搅拌箱的侧面预留有加热孔，以方便对搅拌箱内的沥青混合料进行加热，防止材料结块后影响后续使用[3]。

搅拌箱的箱盖通过箱盖开合机构与搅拌箱连接，通过箱盖开合机构可以方便箱盖的打开，且方便对箱盖进行支撑。在下料口处设置有下料口开合机构，下料口开合机构包括下料口挡板、连接轴、连接杆和开合驱动件，通过开合驱动件带动连接杆上下运动，连接杆带动连接轴上下运动，连接轴的上下运动可带动下料口挡板上下运动，通过下料口挡板控制下料口的开合，也方便控制下料口的下料量，具体构造见图2。

图2 搅拌箱构造示意图

2.2 箱体振动机构

箱体振动机构是在箱体侧壁两侧设计的高频振动装置，主要包括固定导轨、导向杆、移动滑块和箱体振动器，箱体振动机构可以对搅拌箱内靠近箱体侧壁的沥青混合料持续施加一个高频率的振动作用，将箱体内壁附近的沥青混合料中存在的结块打散，减少沥青混合料内部的孔隙，保证混合料的均匀性。

箱体振动机构的移动滑块通过导向杆与固定导轨滑动连接，提供移动滑块可带动箱体振动器沿着搅拌箱的长度方向，便于箱体振动器在箱体上移动，可根据需求实现对箱体不同部位进行振动，具体构造见图3。

图3 箱体振动机构示意图

2.3 轴体振动机构

轴体振动机构是在搅拌箱内部，用于搅拌转动的主转动轴上安装的一种高频振动装置，主要包括轴振动器、振动箱体和振动弹片，轴体振动机构可以对搅拌箱箱体中心位置处的沥青混合料持续施加一个高频率的振动作用，将箱体中心位置附近的沥青混合料中存在的结块打散，减少沥青混合料内部的孔隙，保证混合料的均匀性。

轴体振动机构的振动箱体与正向转动轴固定连接，轴振动器和振动弹片均置于振动箱体的内腔中，通过轴振动器给整个正反转搅拌机构提供振动力，将正反转搅拌机构附近的沥青混凝土原料中的结块打散，便于沥青混凝土原料中的各个成分之间进行充分混合，振动弹片能够将轴振动器固定在振动箱体的内腔中，振动弹片的收、展频率与振动器的振动频率一致，振动弹片能够为轴振动器的振动提供足够的活动空间，具体构造见图4。

图4 轴体振动机构示意图

2.4 正反转搅拌机构

正反转搅拌机构是在搅拌主轴上设置的一种特殊装置，主要包括搅拌驱动件、传动件、正向转动轴、齿轮传动组件、反向转动套筒、反向搅拌桨以及正向搅拌桨等，正反转搅拌机构可以给搅拌箱内腔中的沥青混凝土原料同时施加正向的剪切力和反向的剪切力，将搅拌箱内腔中的沥青混凝土中的结块挤压开，同时伴随正反转搅拌机构的不断搅拌将沥青混凝土原料搅拌均匀。

正反转搅拌机构的齿轮传动组件包括正向转动齿轮、固定框、转向调节齿轮和反向转动齿轮，正向转动齿轮与正向转动轴固定连接，正向转动齿轮通过转向调节齿轮与反向转动齿轮连接，反向转动齿轮与反向转动套筒固定连接，转向调节齿轮与固定框旋转连接，通过转向调节齿轮与固定框可确保力在传递过程中能够平稳，具体构造见图5。

图5 正反转搅拌机构示意图

2.5 搅拌支架

搅拌支架是整个搅拌装置的托底机构，用于承担整个上部的搅拌箱、箱体振动机构、轴体振动机构、正反转搅拌机构的自重荷载及振动荷载，同时作为搅拌施工时的支撑体系，固定整个高频振动沥青混合料搅拌装置[4]。

搅拌支架的底部设置有移动调节机构，该机构包括底部固定座、固定限位块、螺纹杆、螺纹调节件和滚动球体，底部固定座与搅拌支架的底部端面固定连接，底部固定座上设置贯通孔，固定限位块固定连接在搅拌支架的一侧，螺纹杆贯穿固定限位块与滚动球体固定连接，螺纹调节件设置在底部固定座与固定限位块之间，螺纹调节件与螺纹杆螺纹连接。通过转动螺纹调节件可带动螺纹杆旋转，通过螺纹杆带动滚动球体沿着贯通孔上下运动，在需要对整个多级高频震动搅拌装置进行支撑时，将滚动球体调至贯通孔内；在需要移动多级高频震动搅拌装置的位置时，将滚动球体移动至底部固定座下方，通过滚动球体的转动带动多级高频震动搅拌装置进行移动，非常便捷，具体构造见图6。

沥青混合料高频振动搅拌装置施工过程如下：在需要修补的路面位置正上方安置高频振动沥青混合料搅拌装置，先将沥青、石粉、砾石等干骨料通过搅拌箱的进料口填到搅拌箱内，随即给设备通电，搅拌箱两侧壁箱体振动机构和主轴中间的轴体振动机构同步进行振动工作，正反转搅拌机构也同步进行正反两个方向的搅拌，搅拌过程中，在搅拌箱后方加热孔内可以直接对搅拌箱内部的沥青混合料进行加热，以防沥青冷却后结块影响搅拌效果，搅拌完成后，打开搅拌箱底部的出料口，沥青混合料直接可以精准落到需要修补的路面位置，然后再进行后续的碾压平整工作。

图6 搅拌支架示意图

3 应用前景

高频振动沥青混合料搅拌装置可以使沥青混合料搅拌得更加均匀，减少搅拌过程中的结块现象，提高混合料产品质量，增加了路面施工后的整体强度，延长了路面的使用寿命，同时，混合均匀的沥青混凝土原料铺设的路面能够形成整体均匀且平衡的受力效果，有效防止沥青路面产生裂缝或塌陷，提高了路面结构的性能。沥青混合料多级高频振动搅拌装置结构较小，非常适合应用在路面局部修复或比较偏僻的地方进行少量的沥青混凝土物料的搅拌、混合，灵活多变，环境适用性强，具有很好的工程应用前景。

4 结束语

（1）高频振动搅拌比常规搅拌增加了振动时的搅拌力，振动搅拌同步实现了宏观微观颗粒的均匀性，增加了材料的密实性，提高了强度，缩短了搅拌时间，便于精准快速施工；

（2）高频振动沥青混合物搅拌装置内部设置了搅拌箱、箱体振动机构、轴体振动机构、正反转搅拌机构、搅拌支架等构造，这些构造考虑充分，联动效果好，很好地保证了沥青混合料的搅拌质量；

（3）高频振动沥青混合料搅拌技术比常规的沥青混合料搅拌技术更加适合路面工程的小范围快速修复，高频振动可以防止沥青混合料发生结块现象，减少内部孔隙，提高混合的均匀性，增加路面强度，延长路面的使用寿命，具有良好的工程应用价值。