防冰瀝青混凝土外加劑投料裝置及外加劑拌合方法與流程

2024-02-13 21:33:15

本發明涉及施工技術領域，尤其涉及一種瀝青混凝土外加劑投料裝置及拌合方法。

背景技術：

隨著經濟社會的發展，基礎設施建設在我國經濟生活中扮演著越來越重要的角色。基礎設施建設中經常需要用到瀝青混凝土拌合樓。瀝青混凝土拌合作業中會產生大量粉塵，因此大部分現有的瀝青混凝土拌合樓均連接有配套的除塵箱。

瀝青混凝土拌合作業中，主料（石子等）通過起吊裝置吊運至瀝青混凝土拌合樓上部，並投入強制間歇式攪拌缸。瀝青混凝土拌合樓一側設有用於將滾筒加熱後的物料由地面輸送至瀝青混凝土拌合樓頂部的螺旋輸送裝置。混合料由瀝青混凝土拌合樓上部進入強制攪拌缸中攪拌，攪拌均勻後由打開設置在強制攪拌缸底部的出料口處的卸料閥，攪拌均勻的物料由出料口流出。

瀝青混凝土是修建路面的主要原料，隨著技術的發展，對瀝青混凝土的性能的要求越來越高。

路面結冰，會給交通帶來非常大的影響。一方面，結冰後會造成車輛對路面的摩擦係數極大下降，車輛打滑增大了事故發生率，危害人們的生命健康以及財產安全；另一方面，為防止車輛打滑，在結冰路面車速很慢，增大了交通不暢的現象。因此，路面防冰技術就成為研究熱點問題。

目前，國內外常用的抑制路面冰雪的處理方法總體上分為被動型和主動型兩大類。被動型方法中，運用最廣泛的就是在下雪後在路上撒布融雪劑，加速冰雪融化。被動型方法，只能在路面出現冰雪狀況之後再來處理，只是縮減了冰雪給交通帶來不利影響的時間，一方面不能做到時刻主動防冰，另一方面實施被動型抑制路面冰雪的方法需要大量的人力物力，成本很高。

路麗美是一種由氯化鈣與斥水性油脂混合反應，經化學工藝處理而得到的路面防結冰材料，目前在施工領域作為一種瀝青混凝土的外加劑使用，呈顆粒狀。

使用時路麗美被添加到瀝青混合料中用於瀝青路面上面層，在溫度較低的情況下，路麗美迅速地被激活，利用浸透壓以及毛細管現象以及行駛車輛的摩擦作用使瀝青路面中的路麗美成份析出，使得路面冰點降低，以此來阻止路面結冰，能夠有效防止路面溫度在-20℃以上時形成結冰。

路麗美作為一種新型的瀝青混凝土添加劑，其成本很高，目前一噸路麗美材料的成本為7－8萬元。使用路麗美作為瀝青混凝土的外加劑，就需要向瀝青混凝土拌合樓的攪拌缸中加入路麗美。現有常規的方法，是使用瀝青混凝土拌合樓一側固有的螺旋輸送裝置將路麗美由地面輸送至瀝青混凝土拌合樓上部，然後加入強制攪拌缸，與瀝青混凝土的各原料攪拌均勻。

這種現有技術具有如下缺陷：

1、螺旋輸送裝置在將路麗美向上輸送時，會造成路麗美顆粒大量破碎，使單位重量的路麗美原料的效能下降，路麗美的用量被迫增大，增大成本。

2、在強制攪拌缸中攪拌的過程中，路麗美材料會發生一定程度的破損。這也迫使人們在瀝青混凝土中使用更大比例的路麗美材料，增大成本。

攪拌過程中，需要保證攪拌均勻，保證瀝青將路麗美和石子等原料包裹起來。路麗美在強制攪拌缸中攪拌時間過短，則無法保證攪拌均勻，無法保證混合料中的瀝青能夠將路麗美材料包裹起來。攪拌時間過長，則路麗美的破損率又過高。

3、由於在路麗美的輸送和攪拌過程中會發生一定程度的破損，因此迫使人們在瀝青混凝土中使用更大比例的路麗美材料，這通常會壓縮瀝青混合料中礦粉的用量，降低礦粉含量，使礦粉含量低於2.5%，這也影響了瀝青混凝土的整體性能。

4、本專利申請的發明人，經過創造性思考和實驗，發現了以往本領域技術人員所沒有發現的一個缺陷，從而為防冰路面在使用一段時間後呈蜂窩狀提供了解釋。

在施工技術領域，大家都知道，使用路麗美材料後，防冰瀝青混凝土剛剛施工後的路面強度等性能也符合施工規範的要求。但使用不長一段時間後，防冰路面會呈蜂窩狀，降低路面強度，使路面不再符合施工規範的要求。但此時施工路段往往已經通過了驗收。

這個以往現有技術中沒有發現、由本專利申請的發明人所首次發現的缺陷是：普通密級配瀝青混合料的空隙率在4%～6%，加入「路麗美」後瀝青混合料空隙率加大1%～2%左右，導致空隙率往往會超過6%，而路麗美摻加量大、路麗美遇水就化，所以在路面施工完畢一段時間後，路面上層的路麗美被雨水等水源融化掉，使路面呈蜂窩狀，從而導致路面強度下降。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種防冰瀝青混凝土外加劑投料裝置，能夠以較低的成本避免或降低螺旋輸送和強制攪拌帶來的原料破損現象。

為實現上述目的，本發明的防冰瀝青混凝土外加劑投料裝置包括框架式樓體，樓體由下至上設有五層以上工作平臺，樓體一側設有除塵箱，除塵箱頂部與樓體第四層工作平臺相齊平，除塵箱頂部存儲有待投料的外加劑；樓體內設有強制攪拌罐，強制攪拌罐的底端設有卸料口，卸料口處設有卸料電磁閥；強制攪拌罐的上部設有加料口；

第三層工作平臺和第四層工作平臺之間的樓體前側固定連接有儲料罐和投料罐，投料罐的容量與設計的外加劑一次投放量相同，儲料罐的容量為投料罐的二至四倍，儲料罐位於投料罐的正上方且二者通過連接管相連接，連接管上設有稱重裝置和連接電磁閥；投料罐底部通過投料電磁閥連接有投料管，投料管向下與強制攪拌罐相連通；

儲料罐頂部連接有上大下小的喇叭形投料口，投料口的頂部開口在第四層工作平臺上並與第四層工作平臺相齊平；

所述稱重裝置、投料電磁閥和卸料電磁閥均與一電控裝置相連接。

所述電控裝置為plc或單片機或集成電路。

所述投料罐頂部設有入料口，所述連接管與入料口相連接；

所述投料罐上設有強制投料裝置，強制投料裝置包括水平設置在投料罐內並與投料罐側壁滑動連接的壓料箱，壓料箱中部設有上下通透的落料孔，落料孔上端開口處的壓料箱連接有接料鬥，壓料箱位於上極限位置時接料鬥頂部與投料罐的入料口對應相接；

投料罐頂部連接有兩個壓料氣缸，兩個壓料氣缸左右對稱設置且兩個壓料氣缸的伸出杆均向下連接所述壓料箱；壓料箱內固定連接有堵孔用氣缸，堵孔用氣缸的伸出杆連接有堵塊，堵塊大於所述落料孔，堵塊的上表面與壓料箱頂壁滑動連接，堵塊的下表面與壓料箱底壁滑動連接；堵孔用氣缸的伸出杆伸出時堵塊封堵所述落料孔，堵孔用氣缸的伸出杆收回時堵塊離開所述落料孔。

本發明還公開了使用上述防冰瀝青混凝土外加劑投料裝置的外加劑拌合方法，依次按以下步驟進行：

第一步驟是使用起吊裝置將4噸外加劑存儲在除塵箱頂部；

第二步驟是啟動強制攪拌罐，使用起吊裝置將防冰瀝青混凝土的主料從加料口投入，人工將除塵箱頂部的外加劑運送至第四層工作平臺上，然後將外加劑通過投料口投入儲料罐，直到儲料罐和投料罐裝滿外加劑；

第三步驟是在一次攪拌周期到期前9秒鐘，啟動堵孔用氣缸和壓料氣缸，堵孔用氣缸帶動堵塊封堵落料孔，壓料箱在壓料氣缸的帶動下向下運動，將投料罐內的外加劑在1秒鐘內強制壓出；然後壓料氣缸帶動壓料箱向上復位，最後打開連接電磁閥，使儲料罐內的外加劑通過連接管和稱重裝置進入投料罐；稱重裝置測量到下落物料的重量達到設定的一次投料量時向電控裝置發出信號，電控裝置關閉連接電磁閥；

第四步驟是在外加劑投放完畢8秒鐘後，控制強制攪拌罐停止攪拌，打開卸料電磁閥，使攪拌均勻的混合料向下流出強制攪拌罐；

循環進行第三步驟和第四步驟，實現連接攪拌作業。

在所述第三步驟和第四步驟循環進行的過程中，當除塵箱頂部的外加劑少於500公斤時，使用起吊裝置向除塵箱頂部補充外加劑；當儲料罐中的外加劑少於設定的一次投放量時，將外加劑通過投料口投入儲料罐，直到儲料罐裝滿外加劑。

本發明結構簡單，便於在已有瀝青混凝土拌合樓的基礎上進行改造，且改造成本較低。本發明在研發過程中，首先想到的不是本申請中的技術方案，而是另外兩種改造方案。第一種改造方案，是在地面投放外加劑（路麗美），這種方案需要拆掉現有的粉碎裝置，對5噸罐進行改裝，至少花費5萬元改裝費用。第二種改造方案，是在瀝青混凝土拌合樓的第三層工作平臺上投料，安裝滑槽和電動門，但這樣就需要在第三層工作平臺上搭建貯料平臺，改造費用本身就需要4萬元。採用本發明的結構，利用現有除塵箱頂部作為貯料平臺，無須另外搭建貯料平臺；儲料罐和投料罐均為現有設備，只需要在儲料罐和第四層工作平臺之間加裝喇叭形投料口，並在投料罐上安裝強制投料裝置即可，改造費用僅需5000元，即可在無需改動現有設備的基礎上，實現降本增效。

採用本發明的結構和方法，不再需要使用螺旋輸送裝置輸送外加劑（路麗美），避免了輸送過程中造成外加劑破損，降低了路麗美的用量，節約了成本。

如果沒有強制投料裝置，路麗美自然落料的時間較長且現有投料裝置在運輸和投料過程中現有裝置需要對原料進行攪拌和破碎，這與外加劑路麗美不得出現破碎的要求矛盾。外加劑路麗美進入強制攪拌罐後，如果攪拌時間低於8秒鐘，則難以攪拌均勻，不能使混合料中的瀝青將外加劑全部包裹起來，會影響混合料所鋪設路面的性能。攪拌時間越長，尤其是攪拌時間超過9秒之後，路麗美在強制攪拌罐中的破損率就會大大上升，降低路麗美的功用，從而會使人們被迫在混合料中添加更多的路麗美。現有技術中，本領域技術人員對此沒有清醒的認識，尤其沒有合適的手段確保路麗美在強制攪拌罐中的攪拌時間處於合適區間。

添加更多的路麗美，一方面增加了成本，另一方面降低了混合料中的礦粉含量，給瀝青混凝土的整體性能帶來不利影響。發明人根據以上新認識，創造性地研發了強制投料裝置，將投料時間壓縮至1秒以內，同時不影響投料罐進料。如果不能壓縮投料時間，則會提高路麗美的破損率。比如投料時間為4秒，則為了保證路麗美均被瀝青所包裹，則必須在投料結束後持續攪拌8秒鐘，對於在投料的第一秒內就進入強制攪拌罐的路麗美來說，實際上在強制攪拌罐中攪拌的時間就達到了12秒，破損率很高。

採用本發明的結構和方法，將投料時間壓縮在1秒以內，既保證路麗美均被瀝青所包裹，又防止攪拌時間過長造成路麗美破損率過高。

總之，採用本發明的結構和方法，保證了路麗美不會在輸送和攪拌的過程中破損率過高，降低了路麗美的用量，無須壓縮瀝青混合料中礦粉的含量，既大幅節約成本，又便於在現有瀝青混凝土拌合樓的基礎上進行改造，且為瀝青混凝土整體配方更均勻合理提供了基礎。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是投料罐處強制投料裝置的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發明的防冰瀝青混凝土外加劑投料裝置包括框架式樓體1，樓體1由下至上設有五層以上工作平臺2，樓體1一側設有除塵箱3，除塵箱3頂部與樓體1第四層工作平臺2相齊平，除塵箱3頂部存儲有待投料的外加劑；樓體1內設有強制攪拌罐4，強制攪拌罐4的底端設有卸料口5，卸料口5處設有卸料電磁閥13；強制攪拌罐4的上部設有加料口6；對於不同粒度的物料，可以由設置在不同樓層的加料口6投入強制攪拌罐4。

第三層工作平臺2和第四層工作平臺2之間的樓體1前側固定連接有儲料罐7和投料罐8，投料罐8的容量與設計的外加劑一次投放量相同，儲料罐7的容量為投料罐8的二至四倍（優選三倍），本實施例中，儲料罐7容量為600公斤，投料罐8的容量為200公斤，設計的一次投放量為200公斤。

儲料罐7位於投料罐8的正上方且二者通過連接管9相連接，連接管9上設有稱重裝置和連接電磁閥；投料罐8底部通過投料電磁閥11連接有投料管12，投料管12向下與強制攪拌罐4相連通；稱重裝置和連接電磁閥均為現有裝置，因幅面原因圖未示。

儲料罐7頂部連接有上大下小的喇叭形投料口10，投料口10的頂部開口在第四層工作平臺2上並與第四層工作平臺2相齊平；

所述稱重裝置、投料電磁閥11和卸料電磁閥13均與一電控裝置相連接。

所述電控裝置為plc或單片機或集成電路，均為現有技術，圖未示所述電控裝置。

所述投料罐8頂部設有入料口14，所述連接管9與入料口14相連接；

所述投料罐8上設有強制投料裝置，強制投料裝置包括水平設置在投料罐8內並與投料罐8側壁滑動連接的壓料箱21，壓料箱21中部設有上下通透的落料孔22，落料孔22上端開口處的壓料箱21連接有接料鬥23，壓料箱21位於上極限位置時接料鬥23頂部與投料罐8的入料口14對應相接；

投料罐8頂部連接有兩個壓料氣缸24，兩個壓料氣缸24左右對稱設置且兩個壓料氣缸24的伸出杆均向下連接所述壓料箱21；壓料箱21內固定連接有堵孔用氣缸25，堵孔用氣缸25的伸出杆連接有堵塊26，堵塊26大於所述落料孔22，堵塊26的上表面與壓料箱21頂壁滑動連接，堵塊26的下表面與壓料箱21底壁滑動連接；堵孔用氣缸25的伸出杆伸出時堵塊26封堵所述落料孔22，堵孔用氣缸25的伸出杆收回時堵塊26離開所述落料孔22。

壓料箱21內於堵塊26行程之外的部分填充有填料27。所述壓料氣缸24和所述堵孔用氣缸25分別與所述電控裝置相連接。填料27能夠避免外加劑進入並充滿壓料箱21。

本發明還公開了所述防冰瀝青混凝土外加劑投料裝置的外加劑拌合方法，依次按以下步驟進行：

第一步驟是使用起吊裝置將4噸外加劑存儲在除塵箱3頂部；

第二步驟是啟動強制攪拌罐4，使用起吊裝置將防冰瀝青混凝土的主料（包括級配礦料和瀝青）從各層加料口6投入，人工將除塵箱3頂部的外加劑運送至第四層工作平臺2上，然後將外加劑通過投料口10投入儲料罐7，直到儲料罐7和投料罐8裝滿外加劑；

第三步驟是在一次攪拌周期到期前9秒鐘，啟動堵孔用氣缸25和壓料氣缸24，堵孔用氣缸25帶動堵塊26封堵落料孔22，壓料箱21在壓料氣缸24的帶動下向下運動，將投料罐8內的外加劑在1秒鐘內強制壓出；然後壓料氣缸24帶動壓料箱21向上復位，最後打開連接電磁閥，使儲料罐7內的外加劑通過連接管9和稱重裝置進入投料罐8；稱重裝置測量到下落物料的重量達到設定的一次投料量時向電控裝置發出信號，電控裝置關閉連接電磁閥；投料罐8並非是密封罐。

第四步驟是在外加劑投放完畢8秒鐘後，控制強制攪拌罐4停止攪拌，打開卸料電磁閥13，使攪拌均勻的混合料向下流出強制攪拌罐4；

循環進行第三步驟和第四步驟，實現連接攪拌作業。

在所述第三步驟和第四步驟循環進行的過程中，當除塵箱3頂部的外加劑少於500公斤時，使用起吊裝置向除塵箱3頂部補充外加劑；當儲料罐7中的外加劑少於設定的一次投放量時，將外加劑通過投料口10投入儲料罐7，直到儲料罐7裝滿外加劑。本實施例中，外加劑採用瑞士路麗美防冰路面有限公司生產的路麗美產品。

以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。