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扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 摘要 沥青拌和设备的规划建设和技术研究是公路发展和公路旌工技术进步的必然 要求，拌和设备的布局合理性，不但会影响到沥青施工的组织安排，而且还要影 响到施工质量和施工效益，同时对一个地区路面施工企业的投资成本和自然环境 的优劣也有影响。 本文结合扬州地区当前沥青路面的现行状况和“十一五”期间公路发展趋势 的调查，评估了扬州地区沥青混凝土市场的需求，通过对国内外沥青拌和设备技 术研究的现状和走势分析，对不同类型拌和设备的比较，论证了在扬州地区规划 建设拌和设备的可行性和必要性。 文章分析了影响拌和场选址的主要因素和主要费用，提出了主要费用的计算 方法，并以客观条件为前提，从经济角度和技术角度，提出了建设沥青拌和场的 选取址模型，并研究锝出扬州地区拌和设备的布局规划。 笔者还采用由丹麦工程师爱尔朗创立的排队论就拌和设备与之相配套的施工 机械的选择进行了技术研究，提出了合理配置配套的技术要领。 拌和设备的生产管理也是本课题的一个重要内容，本文就此也作了相关的探 讨。 总而言之，该课题将对扬州地区拌和设备的规划建设和生产管理起到一定的 指导意义。 关键词：沥青拌和设备；规划；技术研究；养护；管理 扬州大学工程硕士论文 t h e p l a na n dr e s e a r c ho nt h ea s p h a l tm i xd e v i c eo fy a n g z h o u y a n g z h o uu n i v e r s i t y y i n c h e n g s h e n g a b s t r u c t t h ep l a na n dr e s e a r c ho ft h ea s p h a l tm i x i n gd e v i c ei st h en e c e s s a r yr e q u i r e m e n to f t h er o a dc o n s t r u c t i o na n dt h ea d v a n c e m e n to fr o a dc o n s t r u c t n l er a t i o n a l i t yo ft h e a s p h a l tm i x i n gd e v i c e s l a y o u tn o to n l yi n f l u e n c e st h ea r r a n g e n m e to f c o n s t m c t i o n 。b u t a l s oh a se f f e c tt ot h eq u a l i t ya n db e n e f i to ft h ec o n s t r u c t i o n i ta l s oh a se f f e c tt ot h e i n v e s t m e n tc o s to f t h ec o n s t r u c t i o nc o m p a n ya n dt h ee n v i r o m e n t a c c o r d i n gt ot h ec u r r e n ts t a t u so fa s p h a l tr o a ds u r f a c eo fy a n z h o ua n dt h e i n v e s t i g a t i o no ft h et r e n do fr o a dc o n s t r u c t i o nd u r i n gt h ee l e v e n t hf i v ey e a r sp l a n , t h e p a p e rg i v e sae v a l u a t i o no f t h ed e m a n do f a s p h a l tc o n c r e t ei ny a n g z h o u b yt h ea d a l y s e o fs t a t u sq u oa n dt r e n do ft h ea s p h a i tm i x i n gd e v i c e s r e s e a r c hi n s i d ea n do u t 8 i d et h e c o u n t r ya n dt h ec o m p a r eo ft h ed i f f e r e n tt y p eo fa s p h a l tm i x i n gd e v i c e , i td e m o n s t r a t e s t h ef e a s i b i l i t ya n dn e c e s s i t 、ro f c o n s t r u c t i n ga s p h l tm i xd e v i c ei ny a n z h o u t h ep a d e ra n a l y s e st h em a i nf a c t o r sa n dc o s tt h a ta f f o c t st h es e l e c t i o no f t h ep l a c e f o ra s p h a l tm i x i n ga n dt h ew a yt oc a l c u l a t et h em a i nc o s t i t # v e st h em o d e lo f s e l e c t i o n t h ep l a c ef o rt h ea s p h a l tm i x i n gi nt h ev i e wo fe c o n o m i ca n dt e c h n o l o g ya n dt h el a y o u t o f t h ea s p h a l td e v i c ei ny a n g z h o uw a sp u tf o r w a r d t h ea u t h o ra l s os t u d i e st h es e l e c t i o no f t h ec o n s t r u c t i n gm a c h i n ew h i c hm a t c h e st h e a s p h a l tm i x i n gd e v i c eb yu s i n gt h eq u e u e i n gt h e o r yw h i c hw a sp u tf o r w a r db y a k e r l a n g aa n g i n e e rc o m e sf o r md a n m a r ka n d 西y e st h em a i np o i n t sf o rt h e r e a s o n a b l es e l e c t i o no f t h em a c h i n e sw h i c hm a t c h e st h ea s p h a i tm i x i n gd e v i c o t h ep r o d u c t i o nm a n a g e r m e n to ft h ea s p h a l tm i x i n gd e v i c ei sa l s oa ni m p o r t a n tp a r t o f t h ep a p e ra n ds o m ed i s c u s s i o nw a sg i v e n t o t a l l ys p e a k i n g ，t h i ss t u d yw i l lg i v eag u i d a n c ef o rt h ep l a l la n dm a u a g e r m e n to f t h ea s p h a l tm i x i n gd e v i c ej n y a n g z h o u g e y w o r d s ：d e v i c ef o r a s v m tm i x i n g ；p r o g r a m m i n g ；t e c h n o l o g yr e s e a r c h ； m a i n t e n a n c e ；m a n a g e m e n t 2 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 第一章绪论 1 1 本文选题背景 沥青混凝土搅拌设备是沥青路面机械化施工的关键设备，由于其技术状况直 接影响施工质量与速度，历来为公路施工单位所重视“1 。近2 0 年来，我国公路交通 事业发展迅猛，公路机械化施工因此获得巨大进步，特别是对参与高速公路沥青路 面工程建设的企业来说，拥有大型沥青混凝土搅拌设备已是市场准入条件之一。 随着扬州公路的迅猛发展，黑色路面的建设里程不断攀升、建筑质量不断提高， 公路网不断趋于完善，对扬州地区众多的道路施工企业和公路发展的客观需求而 言，在扬州合理选择、适当布局拌和设备，进行沥青拌和设备的规划建设和技术 研究，是扬州公路建设发展中的重要课题，也是政府和公路建设单位关注的重要 内容之一，有着重要的现实意义。合理规划建设沥青拌和设备是建设单位提升公 路通行能力和通行质量的需要。至“十五”期末，扬州市公路总里程达6 3 8 0 公里， 其中：高速公路里程达到2 4 0 公里，一、二级公路总里程达7 5 5 公里，新增或改 建县乡村等级公路2 1 0 0 公里，高级次高级路面铺装率达5 0 以上，路网等级指标 达2 4 左右。虽然我市高速公路“t 型”主骨架己经形成，但公路总量仍显不足， 公路网结构性矛盾突出，整体服务水平较低。与之配套的次骨架干线公路等级低、 通达性差，公路主枢纽建设力度不够，布局欠合理。一、二级公路里程仅占公路 总里程数的8 7 ，目前我市公路网密度为：面积密度9 5 公里百平方公里、车辆 密度1 2 8 公里百辆、综合密度3 5 0 7 ，公路网等级指标为3 3 6 ，均处于全省中 等或中等偏下水平。“十一五”期间，我市公路建设将继续围绕“高速公路网络 化、城市出入口公路快速化、市县公路路面高级化、农村公路等级化”四大工程 来组织实施。我市“十一五”期间将建成$ 3 3 1 、$ 3 3 2 、$ 3 3 3 、$ 3 3 6 、$ 2 4 4 、$ 2 3 3 等道路通行里程达2 2 9 公里，投资约3 0 2 亿元。现有公路的养护和改建以及新建 公路的建设，离不开高质量的拌和设备支撑。合理规划建设沥青拌和设备也是施 扬州大学工程硕士论文 工企业降低经营成本的需要。拌和设备的区域布局将直接影响业务范围和经营成 本，结合扬州地区的地理结构来看，扬州地区需作“”型布局规划，方为合理。 扬州地区的拌和设备主要应布置在宁扬( 南京至扬州) 公路、淮江( 淮阴至江都) 公路和宁通公路的侧翼，也就是扬州的腹地位置，才有较强的幅射能力和呼应效 应，从而可以保证以有限的数量满足扬州境内公路建设和养护的需要。合理规划 建设沥青拌和设备还是政府整合资源，合理利用资源，提升环境质量的需要。拌 和设备作为一种高价值的资产，选型不当或长时间闲置将会产生资源浪费，再者 拌和设备的建立需要大块的土地与之配套，使用过程中产生的粉尘和噪音还会导 致周边的环境恶化。所以在扬州长地区拌和设备配置的机型和数量值得我们认真 研究。 1 2 国内外拌和设备技术研究的情况 1 2 ，1 国外技术现状 就技术工艺和设备的先进性而言，美国、英国、德国、法国、意大利、日本和 韩国等国家生产的沥青混凝土搅拌设备在总体技术水平和运行性能方面处于世界 前列，尤其在智能控制和运行可靠性方面更是如此。1 。其技术水平已经达到大型化、 自动化、精密化、高速化和成套化“1 。 1 ) 生产能力系列化。目前，国际市场沥青混凝土搅拌设备型号规格十分齐全， 小时产量从几吨到上千吨。 2 ) 技术性能先进化。为适应工程对于成品质量的需要，满足社会对于节能、 环保的要求，设备的各项技术指标越来越高。 3 ) 控制操作自动化。不论是间歇强制式还是连续滚筒式搅拌设备，其控制系 统均采用计算机管理。 1 2 2 国内技术现状 我国大型沥青混凝土搅拌设备产品的关键技术几乎全部来自国外，尤其是自 动控制系统等关键配套件技术更是如此”1 。技术升级始终跟在国外厂家后面，升级 4 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 换代缓慢而且稍显被动。目前国内拌和设备已初步形成系列，小型的有小时产量 几吨、十几吨，大型的小时产量达2 4 0 t ：产品性能也在不断提高。国内生产沥青 混凝土搅拌设备的企业日益增多。但就整体而言，尤其是在生产规模、制造工艺、 产品可靠性与耐久性等方面与发达国家相比仍有很大差距。正因为如此，目前中 国高等级公路建设，特别是高速公路建设中使用国产沥青混凝土搅拌设备还为数 不多。 1 2 3 国内拌和设备亟待解决的问题 今后一段时间，我国沥青混凝土搅拌设备的发展，应重点考虑以下问题： 1 ) 注重大型设备的开发。随着中国公路建设，特别是高等级公路建设的发展， 施工工程的规模越来越大为提高生产效率，加快工程进度，以获得更大的经济 效益和社会效益，对施工机械的需求也日趋大型化。在搞好中、小型设备生产的 同时，抓紧大型设备的开发研究和有规模的生产。 2 ) 注重技术水平的提高。为满足公路建设的需要，国产设备应特别注重技 术水平的提高，要在技术上有一个高的起点。 3 ) 注重滚筒连续式强制拌和设备的技术进步。连续滚筒式搅拌工艺于2 0 世 纪7 0 年代传入中国，由于该型设备结构简单、经济性好，很快得到普及和发展， 在修建普通沥青混凝土路面中得到广泛应用。但是，由于开发研制的力度不够， 产品的性能和水平与国外产品相比尚有差距。因此，必须注重连续滚筒式搅拌设 备的技术进步，加大开发力度，不断提高中国连续滚筒式搅拌设备技术水平和使 用性能。 随着外资企业本土化战略的推进实施，国内和外资企业的原材料成本和人工 成本则完全站在同一水平线上，国内沥青搅拌设备主机生产企业如何摆脱在国际 沥青搅拌设备产业链上的下游地位，应该和关键件配套企业，尤其是有实力的配 套件生产企业联合攻关，从而拥有自己的核心制造技术，缩小与国外同类产品的 差距，开发出满足市场急需的产品，主导国内沥青混凝土搅拌设备市场，已经成为 5 扬州大学工程硕士论文 目前国内企业急需解决的课题。 1 3 拌和设备发展的趋势 随着基础设施的大规模建设，对混凝土搅拌设备的需求越来越大，要求越来 越高。未来的混凝土搅拌站( 楼) 将是：追求更高的质量控制、最佳的设备配置 和更好的经济效益。 i ) 搅拌主机大容量化 搅拌主机是混凝土搅拌站( 楼) 的核心部件，它不仅决定搅拌混凝土的质量， 同时也决定混凝土搅拌站( 楼) 的生产效率。目前，国外强制式搅拌主机的容量 已达到6 m ，用它作主机的混凝土搅拌站( 楼) 的生产率可达到3 6 0 m h ；国内生 产的强制式搅拌主机容量也达到4m 3 ，以其为主机的混凝土搅拌站( 楼) 的生产 率可达到2 4 0m 3 h 。搅拌主机大容量化仍是今后混凝土搅拌设备发展的一个主要 方向。 2 ) 高新技术广泛应用 目前人们的观念己发生了根本改变，不再认为混凝土机械只是笨、大、粗的 简单机械，而是非常注重科技方面的投入，采用了许多新技术、新材料，使混凝 土搅拌站( 楼) 的性能以及产品档次得以提高”1 。以意大利西门( s i m e m ) 公司6 一 的搅拌主机为例，它选用欧洲先进的t r a s m i t a l 减速机，体积小，传动效率高达 8 8 9 4 ，即使满载也可稳定启动。众多厂家采用高强度尼龙替代耐磨合金铸铁 制造衬板，这种材料耐磨、耐冲击、不易断裂，其使用寿命为5 0 万1 0 0 万岔， 对降低搅拌噪声也有很好的效果。液压技术被引用到搅拌站( 楼) 之中，采用液 压缸驱动卸料门装置比常用的气动方式可靠耐用，卸料门开度可调节，满足了搅 拌主机内的混凝土卸入输送车中的需求。意大利威埃姆公司( w a m ) 已开发出用于 混凝土搅拌站( 楼) 的料位计、气动碟阀等十几种系列的高科技产品。 3 ) 模块式设计 用户在选用混凝土搅拌站( 楼) 时会根据施工的特点、场地的状况等诸多冈 6 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 素提出各种各样的要求，采用标准化模块式设计可以根据用户具体要求把一系列 模块灵活地组装在一起，从而获得不同的结构，实现各种配置“1 。模块式组装的混 凝土搅拌站( 楼) 具有广泛的适用性，其生产率从每小时几十立方米到几百立方 米，混凝土配料的种类可从几种到十几种，上料方式可以采用胶带输送机或提升 料斗，可生产出零坍落度到高坍落度的各种混凝土。 采用标准化模块式设计有利于生产厂家的销售和生产，同时用户也可在最短 的时间内、最经济地获得所需要的混凝土搅拌站( 楼) 。 4 ) 计量精度不断提高 随着工程建设中混凝土的大规模使用，对混凝土的品质要求越来越高，对配 料的种类需求越来越多，对计量精度要求也越来越高。高精度的称量传感器和专 用电脑的采用使得人们的要求得以实现。同时也推动了搅拌设备计量方式的发展。 骨料称量分粗称和精称，每个储料斗设有大、小2 个气动门，既提高了生产 率、又保证了计量精度：用“砂石含水率测定仪”检测出砂石含水率，并通过电 脑对砂、石和水的配比进行修正，确保混凝土的标号及坍落度；水泥和粉煤灰过 去合用一个称量斗，由于计量精度的需要，现在各自采用独立的称量斗进行计量； 水的计量方式以称量式计量取代容积式计量，保证更精确的计量精度。 随着各种类型外加剂的应用，对外加剂计量配置、计量精度提出了更高要求。 外加剂目前采用一条液态计量配置，往往不能满足生产的需要，配置多条液态计 量装置已势在必行。有些外加剂不溶解于水，即使在计量时对液体进行搅动，严 格地讲其浓度仍是不均匀的，采用干粉外加剂计量装置是精确计量这类外加剂行 之有效的方法。 目前用户要求外加剂计量精度误差为1 ，而我国现行标准g b l 0 1 7 2 8 8 混凝土 搅拌站( 楼) 技术条件中规定外加剂的允许计量精度误差为3 ，因而现行标准已 难以满足实际需要，亟须进行修改“1 。 5 ) 智能化控制 7 扬州大学工程硕士论文 混凝土搅拌站( 楼) 的控制系统采用专用电脑进行控制与监测，实现从配料 计量、搅拌，到出料生产全过程的自动化、智能化。混凝土生产管理系统能自动 对生产流程中的故障进行诊断，并通过安装在各部位的传感器监控电机、齿轮箱 和润滑系统等部分的技术状况，出现错误或故障及时报警，对生产情况实时监控。 操作人员在控制室内可以了解搅拌站( 楼) 的工作情况和整个生产过程，并对各 种数据进行处理，同时可以存储、打印各种配比和工作参数。 但是，目前对搅拌主机内搅拌的混凝土坍落度和匀质性动态检测方面还有欠 缺，亟待提高“”。应对混凝土坍落度和匀质性进行动态检测，当它们偏离设定值 时可以由电脑通过补料、延长搅拌时间等方法对其进行修正，确保混凝土质量， 避免经济损失。 6 ) 节能环保是永恒的主题 随着人们节能、环保意识的增强，发展绿色节能环保型搅拌站( 楼) 是今后 发展的方向1 。 2 0 0 3 年初，国家经贸委李荣融主任在中国节能高层论坛上强调节能的重要性， 他指出：我国工业产品能源、原材料的消耗占企业生产成本的7 5 ，如能降低l ， 就可取得1 ，就可取得1 0 0 多亿元的效益。产品节能对用户来说就等于给他们送 去效益，同时也给生产厂家带来商机，节约原材料就是降低厂家的成本，所以节 能对厂家和用户也是双赢之举。 混凝土搅拌站( 楼) 对环境造成的污染比较严重，主要的污染源是粉尘、噪 声、废料和污水“。粉尘主要产生在储料、配料和投料3 个阶段，对粉尘的治理 主要采用封闭、收尘方式，对上料胶带输送机、搅拌主机进行封闭并集中收尘。 噪声污染主要来自搅拌主机，搅拌过程中搅拌叶片与衬板间隙过大会产生刺耳的 噪声，目前解决的方法是要经常性地调整叶片与衬板的间隙和采用尼龙衬板。废 料和污水主要产生于搅拌主机和搅拌输送车的清洗，废料可以通过清洗分离机将 砂石分离后回收再利用，污水经过沉淀地沉淀后回收再利用。 8 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 人们对搅拌站( 楼) 所产生污染的治理刚刚开始，方法还不多，手段还不完 善，效果仍不明显。运用高科技手段解决这方面的问题仍然是任重道远。 1 4 本文研究的主要内容 1 ) 论证在扬建设沥青混凝土搅拌设备系统的可行性和必要性。 2 ) 如何选择合适的拌合设备，建立沥青混凝土搅拌设备系统。要选择适用的 结构型式；合适的生产能力；拌和设备的质量控制技术与道路路面施工要求的匹 配；沥青路面施工中装置配套要求( 满足多品种、多规格的沥青混凝土的生产需 要) ；有较强的设备技术支撑和售后服务的保障。 3 ) 如何合理布局沥青混凝土搅拌设备系统。要研究周边的沥青路面市场状况 与公路发展的趋势：现有设备的保有状况和技术性能；搅拌设备的布设要求( 庞 大的支撑体系与配套生产的水、电、用地、排污能力等的优化) 与影响经营成本 的因素；环境影响因素思考。 4 ) 如何提高设备的使用效率，适度延长设备的使用寿命。主要措施有：合理 配置配套的机械，保证配套设备的效率匹配、性能匹配；通过优化施工组合提高 设备的运行效能；采用现代优秀的设备管理技术提高设备的完好率，推行全员管 理，降低设备寿命周期费用等；建立可靠的运行维护机制，提高设备的可靠度； 充分发挥人的作用，通过打造一支技术素质可靠的管理、操作、维护队伍，来主 观能动地保证用好设备，延长寿命。 5 ) 考虑设备的更新与重建。主要在建设使用过程中要不断收集设备操作、运 行、维护过程中的情况；不断总结设备的对各种沥青结构的适应情况；路面结构 的发展趋势；国民经济的发展状况等。从而有计划地考虑设备生命周期的循环， 制订出一个合理的规划，这有利于事业的持续发展，是科学而睿智的。 本章小结 本章主要阐述了课题开展的背景、国内外拌和设备研究的现状和发展趋势和 本课题所研究的主要内容。 9 扬州大学工程硕士论文 第二章分析影响扬州地区拌合设备配置的基本情况 影响扬州地区拌和设备配置的外部因素主要有：已有设备的配置情况；投资 期内的沥青路面工程量( 含老旧路面的养护和新建路面的需求) ：扬州的交通状况 等。 2 1 扬州地区拌和设备现行状况及其现状分析 2 1 1 扬州地区拌和设备的现行状况 扬州地区历经多年的公路结构调整，随着沥青路面的不断增加，随着公路等 级的不断提高，公路管理部门对设备投入的意识也不断提升，扬州地区目前拌和 设备的配置已有一定的水准，目前的配置情况见表2 - 1 2 - 1 扬州地区拌和设备现行状况一览表 设备 生产安置生产 规格能力 生产厂家 配置时问主要业绩设备状况 地点总量 仪征 泗大公路s 3 3 11 3 8差 l , b 一5 0 03 0 t h无锡 1 9 9 6 1 0 马集 建设养护万吨 邗江 扬瓜公路建养，1 2 91 9 9 9 0 5 改 l 8 5 0 03 0 t h无锡1 9 9 8 0 7市政工程建设万吨造，现已老 冻青 旧 扬州境内重点近百万尚可满足 边宁荷 3 2 0 t h 西安筑机 2 0 0 2 0 4 扬州工程及市政主吨使用 夫h 4 0 0 0 港要工程建设，高 速公路维修 扬州境内重点7 3 g尚可满足 江都工程及扛都市万吨使用 l b 一3 0 0 02 4 0 1 i h西安筑机2 0 0 0 0 4芒稻政主要工程建 河设，高速公路维 修 高邮$ 3 3 1 、$ 2 3 7 建养4 8 3尚可满足 l b - 2 0 0 01 6 0t h 西安筑机 1 9 9 9 1 2 湖滨 等 万吨使用 高速公路维修 2 0 余万 2 0 0 2 年由 高邮 吨扬州港百 m - 3 0 0 02 4 0 t h 西安筑机 1 9 9 8 0 4万吨后迁 龙虬 入。 待报废 意大利玛 宝应 $ 2 3 7 、s 3 3 3 维修 1 7 41 9 9 6 年用 a p 一1 0 01 0 0 t h1 9 9 9 1 0万吨于南京机 连尼黄浦 场路 1 0 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 2 1 2 现状分析 从表2 一l 可以看出： 1 ) 技术状况总体下降。上表可见购置时间均已达5 年以上，且其使用寿命也 消耗渐尽，再使用成本将急剧上升； 2 ) 生产能力的差异与工程量的占取可见一斑。生产能力大的设备在工程招投 标中优势较为明显，现行的工程都是通过招投标取得，在投标工程中往往会出现 工期短、标价低的现象，这是小能力拌合设备难以应对的，由上表也能看出，大 能力拌后设备承接的工程量就多，同时企业的效益也可以，而小型设备就只能承 接一些养护工程，但随着扬州地区养护工程市场化的进一步推进，这些小型设备 在境内承接养护工程的可能也在接受挑战；另外可见大能力设备有较强的幅射能 力； 3 ) 使用成本因素提出整合资源的需要。随着市场化的推进，各项管理规章、 法律法规的进一步健全，建筑成本的控制将越来越科学，越来越精确，人为因素 将逐步消失。企业的投入将完全依靠自身的实力、价值的取向来理性决策，不会 重蹈重复建设、资源浪费、恶性竞争的复辙，各项资源的整合将应运而生，施工 队伍的重新“洗牌”也将成为必然，资源的分工也将进一步细化、明确，也就是 说在公路施工企业中专业养护和公路建设将分得更为明显； 4 ) 地域优势也为工程量的占有取得了先机。上表可以看出主要完成的工程量 还是在扬州周边( 扬州港和江都) ，同时显示两地呼应能力也提升了其应对能力( 扬 州港与江都两台楼经常合作) ，扬州港与江都芒稻河两地之间可散或联，可分可 合的地域优势被充分展示出来； 5 ) 施工经验、管理能力也成就了拌合设备的再投入、更新的基础。扬州港h 4 0 0 0 拌合设备的更新见证了这一点。始建于1 9 9 8 年的第一台m 3 0 0 0 拌合设备在历经扬 州南绕城公路工程、宁扬级公路完善改造、沂淮江高速公路工程后，拌和总量 达近百万吨，既磨合了队伍、积累了丰富的施工经验，又迅速积聚了再投入的资 金，抢先一步进行了设备的旎工能力、装备能力的提升，同时也抢得了市场的先 1 1 扬州大学工程硕士论文 机。 2 2 扬州沥青路面结构状况和发展趋势 2 2 1 全市公路沥青路面的保有现状 通过不断加大投入，扬州地区近年来的沥青路面发展迅猛，见表2 2 。 表2 - 2 扬州地区公路里程统计表( 计算单位：公里) 单位 合计国道省道县道乡道 合计2 2 5 1 2 92 1 9 0 0 04 8 5 8 8 87 5 6 4 0 27 9 0 0 0 0 宝应3 6 4 ，3 41 1 7 8 2 71 2 4 5 1 01 2 2 0 0 0 高邮4 1 0 7 5 01 2 6 2 9 31 6 6 4 5 91 1 8 0 0 0 江都4 2 8 9 7 02 7 5 3 11 0 3 1 3 41 3 8 2 9 91 6 0 0 0 0 扬州 5 7 7 2 06 5 4 5 2 0 1 7 33 2 0 0 0 邗江 3 3 2 6 6 0 3 7 8 0 21 1 4 8 6 91 8 0 0 0 0 仪征4 1 1 7 6 05 5 3 6 81 7 8 3 8 7 1 7 8 0 0 0 一级站6 2 6 l4 8 9 0 01 3 7 0 5 宁通线3 4 1 23 0 1 6 03 9 6 0 京沪高速1 4 7 3 71 1 2 4 0 93 4 9 5 9 其中：水 泥路面 1 3 5 4 2 01 2 8 6 05 6 5 6 06 6 0 0 0 合计：沥 青路面 2 1 1 5 8 7 0 2 1 9 0 0 0 4 7 3 2 86 9 9 8 4 2 7 2 4 0 0 0 2 2 2 扬州干线公路“十一五”发展规划 按照省政府办公厅关于加快我省国省干线公路建设的函和省交通厅江 苏省干线公路建设方案等文件精神，我省新一轮干线公路建设规模：2 0 0 6 - - 2 0 1 0 年，新( 改) 建国省干线公路3 6 0 0 公里( 新建7 0 0 公里，改建2 9 0 0 公里) 其中， 一级以上公路2 9 0 0 公里，二级公路7 0 0 公里。按照省交通厅规划，拟定了我市“十 一五”干线公路的建设计划，拟改造国省干线公路4 8 7 7 公里，其中高速公路3 3 公里，一级公路4 3 0 2 公里，二级公路2 4 5 公里，五年计划总投资为7 8 i 亿元。 我市l 条国道8 条省道已全部列入了改造范围，建设里程总计4 5 1 5 公里。其中 改建里程为3 1 4 5 公里，新建1 3 7 公里；按高速公路改造的为3 3 公里，按一级公 路标准改造的为3 6 0 6 公里，按二级公路改造5 7 9 公里，投资估算为4 9 9 亿元 1 2 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 另外，我市根据自身的需要，拟将$ 2 3 3 省道线路进行调整，与我市河口至江都港 区的安大公路并线；增加高宝江三县( 市) 与京沪高速的连接线，除$ 3 3 2 即大金 公路京沪高速向东2 4 5 公里为二级路外，其余均按一级公路改造。公路目前在扬 州地区新实施的公路路面工程都采用沥青混凝土作面层。计划实施完成这些工程 约需提供3 3 8 i 万m a 沥青混凝土。 2 2 ，3 新旧沥青混凝土路面对沥青拌和设备的配置要求。 i ) 老旧路面的养护任务相当繁重。上表可见扬州现有沥青路面2 1 1 5 公里，其 中沥青混凝土路面有近8 0 0 公里。扬州抓住新一轮干线公路改造的机遇，在近几 年几乎全部改造了国、省道路。g 3 2 8 、$ 3 3 3 、$ 3 3 1 、s 2 3 7 、$ 2 3 4 扬州境内已全部 采用分层热沥青混合料铺筑路面。这部分路面随着时间的流逝，路面的老化、磨 耗、人为的破坏等诸多因素集积起来，路面的养护任务将会逐年递升。每年用于 路面养护所需的沥青混凝土将会达到近i 万方，并且会随着时间的变化呈不低于 每年5 的势头上升。 2 ) 等外公路的改造需求将会突显出来。因为经济原因和设备因素，早期扬州 存在较大数量的砂石沥青表面处治路面和沥青贯入式( 碎石) 路面。这些路面被 称之为“晴天一身灰，雨天一身泥”，与扬州的投资环境、人居要求已不相适应。 随着经济的不断发展，将很快被逼出历史的舞台。随之就会有大量的改造需求。 3 ) “十一五”面临的建设任务对拌合设备的配置则提出了更高的要求。从“十 一五”发展规划中可见，在未来五年中甚至更短的时间，工程任务重；时间要求 紧；质量要求高。要想竞争参与，要想提升品质，要想保证工期，可能考虑添置 更新的拌合设备将施工企业成为制胜的法宝。 2 3 扬州的运输状况简析 扬州地区里下河地区，占长江、运河之便利，内河水系发达，纵横交错，四 通八达，为沥青混凝土生产提供了原料进入的有利条件；扬州地区沥青混凝土生 产的矿料正常情况下都是从水上进入拌和场的，有效降低了生产成本。随着沥青 扬州大学工程硕士论文 仓储系统的建设，沥青的水上运输、进口沥青的集约采购也会成为现实。 扬州是目前全国率先实现县县通高速的地区，高速、高效的路网系统也为沥 青混凝土的运输提供了快捷的通道，从而保证了混凝土的质量，也有效提高了系 统的生产效率，降低了生产成本，同时也为拌和设备的布局提供了有利条件。 本章小结 本章通过对影响扬州地区沥青拌和设备投入的外部因素进行调研分析，为课 题的有效开展打下了基础。 1 4 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 第三章沥青混合料拌和设备比较和选型分析 3 1 热拌沥青混合料路面施工工艺和质量控制流程 热拌沥青混合料是矿料与沥青在热态下拌和、热态下铺筑施工成型的混合料 的总称，它包括热拌沥青碎石、沥青混凝土、抗滑表层等多种类型，其特点是矿 料、沥青及拌和混合料从拌和到铺筑成型均须在较高的温度范围内完成“。热拌 沥青混合料路面的施工包括混合料配比的确定、拌和与运输，摊铺与压实等方面， 其施工工艺和质量控制流程见图3 - 1 。 图3 1 热拌沥青混合料施t 工艺流程 扬州大学工程硕士论文 3 2 拌和设备的分类 沥青混合料拌和设备分类有多种形式，见表3 - 1 表3 - 1 沥青混合料拌和设备分类、特点及适用范围 分类形式分类特点及适用范围 小型 生产能力4 0 t h 以下 中型 生产能力4 0 l o o t h 生产能力 大型 生产能力1 0 0 3 5 0 t h 超大型 生产能力4 0 0 t h 以上 移动式 装置在拖车上，可随施工地点转移，多用于公路施工 搬运方式 半固定式装置在几个拖车上，在施工地点拼装，多用于公路施工 固定式 不搬迁，又称沥青混合料工厂，适用工程集中的城市道路和公路 施工 间歇强制式 特点见图3 1 工艺流程。按我国目前规范要求，高等级公路建设 工艺流程 连续强制式应使用间歇台制式拌和设备，连续滚筒式拌和设备用于普通公路 连续滚筒式 施工 3 3 拌和设备的工艺流程和特点 按工艺流程，拌和设备可分三种，即间歇强制式拌和机( 又称周期式或循环 式) 、连续强制式拌和机和连续滚筒式拌和机。 1 ) 间歇强制式拌和设备 间歇强制式拌和机的特点是冷矿料的烘干、加热以及与热沥青的拌和，是先 后在不同设备中进行的，其中集料的烘干与加热是连续进行的，而混合料的拌制 则是间歇地进行，由搅拌器强制拌和，其工作过程是：从各冷料仓经粗配后进入 烘干筒的集料，除吸取的粉尘外将经过第二次筛分( 通常拌和机内热料筛分成4 5 个不同粒级，至少有4 个热料仓) 并分别进入4 - 5 个热料仓，各热料仓的矿料根 据其颗粒组成设计的矿料配合比( 即生产配合比) 进入拌和室并与矿粉和沥青一 起拌制成沥青混合料。由于热料经过二次筛分和重新做配合比，原材料颗粒组成 的变化对沥青混合料的矿料级配组成和质量的影响将明显小于使用连续式拌和机 的情况，但是，如果原材料的颗粒组成变化大，将各种原材料按照某一颗粒组成 调试确定的冷料仓供料比例进入干燥筒和二次筛分后进入热料仓，则热料仓中矿 料的颗粒组成也会产生较大的变化，从而明显影响沥青混合料的矿料级配组成和 质量的均匀性。间歇强制式拌和设备总体结构和工艺流程如图3 - 2 和3 - 3 所示。 1 6 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 图3 - 2 间歇强制式拌和设备总体结构 卜冷骨料定量给料装置：2 - 冷骨料输送机；3 - 干燥滚筒；4 一热骨料提升机；5 一热骨料筛分机和 热骨料贮斗；6 - 热骨料计量装置；7 - 矿粉贮仓和定量供给装置；8 一沥青保温罐和定量供给装置； 9 一搅拌器；1 0 一混合料成品贮仓：1 1 一除尘装置 图3 3间歇强制式拌和设备工艺流程 7 扬州大学工程硕士论文 由于间歇强制式拌和设备历史悠久，技术已趋完善，并且采用相对较简单的 计量技术，即可获得各种沥青混合料较精确的配合比，因此得到了广泛的应用， 目前国内外大多数拌和设备属于此类。它的缺点是：与滚筒式拌和设备相比，在 同等生产能力条件下，间歇强制式拌和设备组成部分较多，结构复杂，设备庞大， 对除尘设施要求高，搬迁困难，因此一般固定式或半固定式搅拌设备多采取这种 作业方式。 2 ) 连续强制式拌和设备 在连续强制式拌和机中集料的烘干、加热及混合料的拌制均为连续进行，由 搅拌器强制拌和。其工作过程是：从各冷料仓进入烘干筒的矿料，除粉尘外将全 部进入拌和室并与矿粉和沥青一起拌成沥青混合料，也就是进什么料出什么混合 料，因此，从冷料仓中出来的各种不同规格矿料颗粒组成的变化直接影响制沥青 混凝土的颗粒组成和质量，只有原材料的颗粒组成变化小，才能得到矿料级配组 成和质量都比较稳定的沥青混合料。 强制式沥青混凝土拌和设备的一个很大缺点是在工作过程中产生大量粉尘， 造成严重的环境污染，除非大大改进除尘设施，提高净化程度，使逸出粉尘控制 在环保法的容许范围内，否则，这种拌和设备的使用就要受到限制。但是提高除 尘效果，使之达到很高的净化标准，势必大大增加除尘设施的投资，这种投资通 常可达到拌和设备总造价的3 0 4 0 ，从而使这种拌和设备的成本剧增，建设投 资大，能耗也高。 连续强制式拌和设备总体结构和工艺流程如图3 4 和图3 - 5 所示 图3 - 4 连续强制式拌和设备总体结构 1 8 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 卜冷骨料定量给料装置；2 一冷骨料输送机：3 一干燥滚筒；4 一热骨科提升机；5 一热骨料贮斗：6 一 热骨料定量给料器；7 - 矿粉贮仓及定量给料系统；8 一沥青保温罐和定量供给系统；9 一连续作业 式搅拌器；1 0 _ 成品贮仓：i i - 除尘装置 图3 - 5 连续强制式拌和设备工艺流程 3 ) 滚筒式拌和设备 为解决粉尘污染和能耗高的问题，6 0 年代末，国外开始重新研究搅拌工艺， 1 9 6 9 年美国研制出一种滚筒式沥青混合料拌和设备。这种设备的工艺特点是：骨 料烘干、加热及同沥青的搅拌是在同一个滚筒内完成的，即骨料烘干与加热后未 出滚筒就被沥青裹覆，从而避免了粉尘的飞扬和逸出。其拌和方式是非强制式的， 它依靠滚筒的旋转，筒内矿料不断地被提升和自由跌落，从而得到拌和，这种拦 和设备的工艺过程与传统式拌和设备相比，具有结构简单、投资少、能耗低和污 染少等优点。自7 0 年代以来，滚筒式拌和设备得到迅速发展，滚筒式拌和设备总 1 9 宝 扬州大学工程硕士论文 体结构和工艺流程如图3 - 6 和图3 - 7 所示。 图3 - 6 连续滚筒式拌和设备总体结构 i 一冷骨料贮存和配料装置；2 一冷骨料带式输送机；3 一干燥滚筒；4 - 石粉供给系统；5 一沥青供 给系统：6 - 除尘装；7 一成品料输送机；8 一成品料贮存仓；9 一油石比控制仪 图3 7 滚筒式拌和设备工艺流程 2 0 要 扬州地区沥青拌和设备的规划建设和技术研究 滚筒式沥青混凝土拌和设备与强制式拌和设备相比，其优点是：对空气污染 少，设备组成工艺较简单。例如，可省去热骨料提升机、筛分机、热骨料贮仓、 矿料秤和专门的搅拌器等。因此，投资省、维护费用低、能耗少。其缺点是：骨 料的加热采用顺流式，热利用率低，拌制好的混合料含有较多的残余水份，且温 度也较低。 3 4 常用沥青混合料拌和设备 目前国内用户主要涉及的拌和设备情况，具体见表3 - 2 和表3 - 3 。 表3 - 2 部分国内生产的沥青混全料拌和设备 生产能力 干燥滚筒尺寸 型号形式直径长度计量精度 整机质量总功率 制造厂 k 鹕( t h )( t )僻w ) 士1 2 0 0 油石比1 3 “柴油 燃油4 4 h h b 2 5壤筒式( 2 5 )燃煤 交通部郴州筑 4 8 0 00 5 机)路机械厂 5 8 8 由1 8 0 0 x 油石比交通部郴州筑 d h n b 8 0 滚筒式( 8 0 1 0 0 )8 81 7 5 8 0 0 0土05 路机械厂 间歇强巾1 5 0 0 骨料05 交通部郴州筑 u b l 0 0 0( 6 0 8 0 ) 粉料10 1 3 02 8 5 制6 5 0 0 路机械厂 沥青05 阃歇强 砂石料粉 交通部西安筑 l b 3 0 5 0 0 ( 3 0 )料05 4 01 0 0 制 路机械厂 沥青 间歇可1 0 0 0 ( 6 0 巾1 5 0 0 砂石料粉 交通部西安筑 l b l 0 0 0 料05 1 3 03 5 0 搬 8 0 )6 5 0 0 路机械厂 沥青 间歇可 2 0 0 0 砂石料粉 由2 2 0 0 交通部西安筑 l b 2 0 0 0( 1 2 0 料05 2 5 l o 搬s 0 0 0路机械厂 1 6 0 )沥青 间歇移 3 0 0 0 由2 8 0 0 砂石料粉 交通部西安筑 m 3 0 0 0( 1 8 0 料05 2 4 57 2 5 动9 5 路机械厂 2 4 0 ) 沥青 间歇强 油石比 。时 。讹妻， 同理可以分别求出2 、3 、5 ，故 5 c d = c ： j ；l 可按正常的 必须先计算 ( 4 - 4 ) ( 4 - 5 ) ( 4 - 6 ) ( 4 - 7 ) 3 3 扬州大学工程硕士论文 上式中，的大小也与五( i = 3 2 7 ) 取值有关，而玉( i = 3 2 7 ) 取值受拌和站设 站位置影响，即五、屯的影响。 4 4 4 成品料运输费 设：k ，一成品料的运输费率，元t ； 俨一路面设计宽度( m ) ； 冉一路面设计厚度( m ) ； 广一混合料的压实容重( t d ) ； 五一拌和站左边施工长度( k i l l ) ； x 一拌和站右边施工长度( k m ) 。 成品料运输费的计费方式类似于原材料，当运输距离x 小于或等于z ，时，在按 运输费率计算的同时必须考虑运输起步价的影响；当x l j 时，仅考虑运输费率即 可。因此为： ( 1 ) x i 区域内成品料运输费计算艺 1 ) 当o 。l 时 岛= r ( 肭d x l o o o y 鸭) 似 ，1 0 0 f f m = 5 0 0 b h y k 2 ，+ 1 0 0 0 b h