新型瀝青混合料高頻振動攪拌裝置的研究

王銀龍 曹仲龍 馬建磊

（中交公路養(yǎng)護工程技術(shù)有限公司，廣西 南寧 530200）

0 引言

高頻振動攪拌技術(shù)是在瀝青混合料進行攪拌的同時，外界同步對瀝青混合料施加一個外加振動力，外加振動力可以使混合料中的水泥顆粒一直處于震顫的狀態(tài)，增加了混合料中顆粒間的碰撞頻率與速度，進而阻止水泥粘聚成團，同時外加振動力可以提高水泥的水化程度，改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，達到瀝青混合料快速均勻分布的目的。瀝青混合料的各種組成材料的表面在振動力的作用下會變得更加潔凈光滑，這使得水泥與其他材料之間的黏結(jié)力在振動力的作用下得到了一定程度的提高[1]。

1 高頻振動瀝青混合料攪拌裝置的設(shè)計思路

振動攪拌技術(shù)可以提高瀝青混合料的均勻性，增加瀝青混合料的強度和抗裂性能，保證瀝青混合料的持續(xù)耐久性，同時可以在一定程度上降低攪拌過程中的水泥用量。振動攪拌技術(shù)對混凝土材料也有較好的振動效果，可以增加混凝土微觀顆粒的均勻性，改善混凝土內(nèi)部的孔隙分布，提高混凝土的強度，減少混凝土內(nèi)部裂縫，提高施工效率。

因此，本文將設(shè)計一種在復(fù)雜外部環(huán)境下，能夠靈活機動，快速高效對路面修復(fù)施工中所使用的瀝青混合料進行振動攪拌的設(shè)備。該種瀝青混合料振動攪拌裝置需要操作簡單，定位精準，增強攪拌均勻性，方便上料與出料，且可以隨時能夠?qū)φ跀嚢璧臑r青混合料進行燃氣加熱，以防瀝青混合料因低溫的影響而結(jié)塊，進而影響使用[2]。

2 高頻振動瀝青混合料攪拌裝置設(shè)備組成

瀝青混合攪拌的多級高頻振動攪拌裝置由攪拌箱、箱體振動機構(gòu)、軸體振動機構(gòu)、正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)、攪拌支架等5大部分組成，見圖1。

圖1 瀝青混合料高頻振動攪拌裝置示意圖

2.1 攪拌箱

攪拌箱是盛放瀝青混合料并進行攪拌的箱體，攪拌箱頂部設(shè)置有進料口，上部有可以開合的與攪拌箱鉸接的箱蓋，箱蓋上設(shè)置有觀察窗方便觀察瀝青混合料的攪拌進度，底部設(shè)置有下料口，可以在攪拌完成后直接打開下料口進行出料，攪拌箱的側(cè)面預(yù)留有加熱孔，以方便對攪拌箱內(nèi)的瀝青混合料進行加熱，防止材料結(jié)塊后影響后續(xù)使用[3]。

攪拌箱的箱蓋通過箱蓋開合機構(gòu)與攪拌箱連接，通過箱蓋開合機構(gòu)可以方便箱蓋的打開，且方便對箱蓋進行支撐。在下料口處設(shè)置有下料口開合機構(gòu)，下料口開合機構(gòu)包括下料口擋板、連接軸、連接桿和開合驅(qū)動件，通過開合驅(qū)動件帶動連接桿上下運動，連接桿帶動連接軸上下運動，連接軸的上下運動可帶動下料口擋板上下運動，通過下料口擋板控制下料口的開合，也方便控制下料口的下料量，具體構(gòu)造見圖2。

圖2 攪拌箱構(gòu)造示意圖

2.2 箱體振動機構(gòu)

箱體振動機構(gòu)是在箱體側(cè)壁兩側(cè)設(shè)計的高頻振動裝置，主要包括固定導(dǎo)軌、導(dǎo)向桿、移動滑塊和箱體振動器，箱體振動機構(gòu)可以對攪拌箱內(nèi)靠近箱體側(cè)壁的瀝青混合料持續(xù)施加一個高頻率的振動作用，將箱體內(nèi)壁附近的瀝青混合料中存在的結(jié)塊打散，減少瀝青混合料內(nèi)部的孔隙，保證混合料的均勻性。

箱體振動機構(gòu)的移動滑塊通過導(dǎo)向桿與固定導(dǎo)軌滑動連接，提供移動滑塊可帶動箱體振動器沿著攪拌箱的長度方向，便于箱體振動器在箱體上移動，可根據(jù)需求實現(xiàn)對箱體不同部位進行振動，具體構(gòu)造見圖3。

圖3 箱體振動機構(gòu)示意圖

2.3 軸體振動機構(gòu)

軸體振動機構(gòu)是在攪拌箱內(nèi)部，用于攪拌轉(zhuǎn)動的主轉(zhuǎn)動軸上安裝的一種高頻振動裝置，主要包括軸振動器、振動箱體和振動彈片，軸體振動機構(gòu)可以對攪拌箱箱體中心位置處的瀝青混合料持續(xù)施加一個高頻率的振動作用，將箱體中心位置附近的瀝青混合料中存在的結(jié)塊打散，減少瀝青混合料內(nèi)部的孔隙，保證混合料的均勻性。

軸體振動機構(gòu)的振動箱體與正向轉(zhuǎn)動軸固定連接，軸振動器和振動彈片均置于振動箱體的內(nèi)腔中，通過軸振動器給整個正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)提供振動力，將正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)附近的瀝青混凝土原料中的結(jié)塊打散，便于瀝青混凝土原料中的各個成分之間進行充分混合，振動彈片能夠?qū)⑤S振動器固定在振動箱體的內(nèi)腔中，振動彈片的收、展頻率與振動器的振動頻率一致，振動彈片能夠為軸振動器的振動提供足夠的活動空間，具體構(gòu)造見圖4。

圖4 軸體振動機構(gòu)示意圖

2.4 正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)

正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)是在攪拌主軸上設(shè)置的一種特殊裝置，主要包括攪拌驅(qū)動件、傳動件、正向轉(zhuǎn)動軸、齒輪傳動組件、反向轉(zhuǎn)動套筒、反向攪拌槳以及正向攪拌槳等，正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)可以給攪拌箱內(nèi)腔中的瀝青混凝土原料同時施加正向的剪切力和反向的剪切力，將攪拌箱內(nèi)腔中的瀝青混凝土中的結(jié)塊擠壓開，同時伴隨正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)的不斷攪拌將瀝青混凝土原料攪拌均勻。

正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)的齒輪傳動組件包括正向轉(zhuǎn)動齒輪、固定框、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)齒輪和反向轉(zhuǎn)動齒輪，正向轉(zhuǎn)動齒輪與正向轉(zhuǎn)動軸固定連接，正向轉(zhuǎn)動齒輪通過轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)齒輪與反向轉(zhuǎn)動齒輪連接，反向轉(zhuǎn)動齒輪與反向轉(zhuǎn)動套筒固定連接，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)齒輪與固定框旋轉(zhuǎn)連接，通過轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)齒輪與固定框可確保力在傳遞過程中能夠平穩(wěn)，具體構(gòu)造見圖5。

圖5 正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)示意圖

2.5 攪拌支架

攪拌支架是整個攪拌裝置的托底機構(gòu)，用于承擔(dān)整個上部的攪拌箱、箱體振動機構(gòu)、軸體振動機構(gòu)、正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)的自重荷載及振動荷載，同時作為攪拌施工時的支撐體系，固定整個高頻振動瀝青混合料攪拌裝置[4]。

攪拌支架的底部設(shè)置有移動調(diào)節(jié)機構(gòu)，該機構(gòu)包括底部固定座、固定限位塊、螺紋桿、螺紋調(diào)節(jié)件和滾動球體，底部固定座與攪拌支架的底部端面固定連接，底部固定座上設(shè)置貫通孔，固定限位塊固定連接在攪拌支架的一側(cè)，螺紋桿貫穿固定限位塊與滾動球體固定連接，螺紋調(diào)節(jié)件設(shè)置在底部固定座與固定限位塊之間，螺紋調(diào)節(jié)件與螺紋桿螺紋連接。通過轉(zhuǎn)動螺紋調(diào)節(jié)件可帶動螺紋桿旋轉(zhuǎn)，通過螺紋桿帶動滾動球體沿著貫通孔上下運動，在需要對整個多級高頻震動攪拌裝置進行支撐時，將滾動球體調(diào)至貫通孔內(nèi)；在需要移動多級高頻震動攪拌裝置的位置時，將滾動球體移動至底部固定座下方，通過滾動球體的轉(zhuǎn)動帶動多級高頻震動攪拌裝置進行移動，非常便捷，具體構(gòu)造見圖6。

瀝青混合料高頻振動攪拌裝置施工過程如下：在需要修補的路面位置正上方安置高頻振動瀝青混合料攪拌裝置，先將瀝青、石粉、礫石等干骨料通過攪拌箱的進料口填到攪拌箱內(nèi)，隨即給設(shè)備通電，攪拌箱兩側(cè)壁箱體振動機構(gòu)和主軸中間的軸體振動機構(gòu)同步進行振動工作，正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)也同步進行正反兩個方向的攪拌，攪拌過程中，在攪拌箱后方加熱孔內(nèi)可以直接對攪拌箱內(nèi)部的瀝青混合料進行加熱，以防瀝青冷卻后結(jié)塊影響攪拌效果，攪拌完成后，打開攪拌箱底部的出料口，瀝青混合料直接可以精準落到需要修補的路面位置，然后再進行后續(xù)的碾壓平整工作。

圖6 攪拌支架示意圖

3 應(yīng)用前景

高頻振動瀝青混合料攪拌裝置可以使瀝青混合料攪拌得更加均勻，減少攪拌過程中的結(jié)塊現(xiàn)象，提高混合料產(chǎn)品質(zhì)量，增加了路面施工后的整體強度，延長了路面的使用壽命，同時，混合均勻的瀝青混凝土原料鋪設(shè)的路面能夠形成整體均勻且平衡的受力效果，有效防止瀝青路面產(chǎn)生裂縫或塌陷，提高了路面結(jié)構(gòu)的性能。瀝青混合料多級高頻振動攪拌裝置結(jié)構(gòu)較小，非常適合應(yīng)用在路面局部修復(fù)或比較偏僻的地方進行少量的瀝青混凝土物料的攪拌、混合，靈活多變，環(huán)境適用性強，具有很好的工程應(yīng)用前景。

4 結(jié)束語

（1）高頻振動攪拌比常規(guī)攪拌增加了振動時的攪拌力，振動攪拌同步實現(xiàn)了宏觀微觀顆粒的均勻性，增加了材料的密實性，提高了強度，縮短了攪拌時間，便于精準快速施工；

（2）高頻振動瀝青混合物攪拌裝置內(nèi)部設(shè)置了攪拌箱、箱體振動機構(gòu)、軸體振動機構(gòu)、正反轉(zhuǎn)攪拌機構(gòu)、攪拌支架等構(gòu)造，這些構(gòu)造考慮充分，聯(lián)動效果好，很好地保證了瀝青混合料的攪拌質(zhì)量；

（3）高頻振動瀝青混合料攪拌技術(shù)比常規(guī)的瀝青混合料攪拌技術(shù)更加適合路面工程的小范圍快速修復(fù)，高頻振動可以防止瀝青混合料發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，減少內(nèi)部孔隙，提高混合的均勻性，增加路面強度，延長路面的使用壽命，具有良好的工程應(yīng)用價值。