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沥青路面摊铺机的摊铺质量研究

   日期:2017-08-12    
传统的沥青路面修建过程中,因对设备的操作、维护保养不当,致使设备的性能不能得到充分发挥,摊铺过程中摊铺速度没得到良好控制而产生施工缺陷,材料离析没有有效的预防控制措施而使路面产生早期损坏等现象。本文针对以上问题进行深入分析并寻求解决措施。
  1、沥青摊铺机熨平板的机械性能
  沥青路面是由摊铺机铺筑的,而摊铺机的摊铺作业是由熨平板完成的,所以研究摊铺质量的重点应放在熨平板的技术性能与应用上。
熨平板的技术性能主要包括熨平板刚性、振捣机构、振动机构及熨平板衬板、底板的特性等。
  1.1熨平板刚性
  熨平板的刚性可以说是决定路面摊铺质量的关键因素,其刚性的好坏对路面纵向平整度、横向平整度都有直接作用。
  1.1.1预拱设计
  一般当熨平板的长度在6m以下时其刚性很好,在6-8m时其刚性稍差,而当熨平板加长到9m甚至12m以上时,它的刚性会很差,这时两端的摊铺材料对熨平板形成一个向上的托力,将熨平板的两端向上托,也就是说熨平板两端向下压实摊铺材料的力要小于熨平板中间部分,使摊铺后的路面形成一个中间低、两端高的弯月形。在进行熨平板设计时,如果不考虑这个变形,则产品所施工的路面质量无法从根本上得到保证。
熨平板设计时必须包含预拱,预拱设计应包括中间与两端的高度差和施工时熨平板的热变形量,经过预拱设计的熨平板其施工的路面将是高标准的平整路面。
  1.1.2熨平板张紧装置
  熨平板张紧装置(如图1所示)对增加熨平板刚性,特别是解决熨平板后翘、提高纵向平整度等有效明显作用。
  
熨平板的张紧装置

  路面摊铺施工时,熨平板中部受主机牵引力T作用,而熨平板两端因本身的刚性问题,则会在摊铺材料阻力P的作用下产生变形而向后翘,此时如果没有其他外力作用,则所施工的路面平整度必然受到影响。通过在熨平板两端各设置一套液压装置,并与主机机架相连,施工时液压装置固定熨平板两端,使熨平板所受外力平衡,保持平直状态。
  1.2振捣机构
  振捣机构的主要作用有2个:其一是将堆积在熨平板前的混合料向前、向下挤压,使熨平板能顺利推进;其二是对混合料进行预压实,对提高路面密实度有重要作用。
振捣机构的关键部件是振捣刀片,其横截面如图2所示。
  
振捣刀片截面图

  振捣刀片是振捣机构里唯一与混合料接触的运动部件,沥青路面的摊铺质量与之有非常密切的关系。特别是刀片上C面与α角斜面的交线,该处设计成棱角还是圆角,以及角度的大小非常关键。
  如果斜面与底面的交线设计成棱角,如图3a所示,则混合料只能沿M1和M2两个方向流动,沿M2方向流动的混合料被随后的熨平板整实熨平,成为路面,沿M1方向流动的混合料颗粒在运动中会产生平移和翻转,粗骨料甚至被挤出而脱离混合料表面,即产生骨料离析。
  
振捣刀片截面交线的不同处理

  如果斜面与底面的交线设计成圆角,如图3b所示,混合料不仅会向M1和M2两个方向流动,还会受该处的圆角挤压南向不同角度方向移动,这部分混合料不仅增加了路面的密实度,更改善了混合料内部的结构,降低了混合料的空隙率,使沥青在骨料之间实现再流动,对优化混合料结构具有积极作用。
  1.3振动机构
  通常沥青摊铺机的熨平板上都装有振动机构,通过熨平板本身的振动使铺层振实并整面熨平,提高摊铺层密实度,减少压路机的压实遍数。现代大型沥青摊铺机至少装有1套振动器,有的厂家甚至装有2套平行布置的振动器,使摊铺层密实度更高,这种装有2套振动器的熨平板称为高密实度熨平板。振动器的作用不仅能提高密实度,还能使沥青或小粒径的混合料向上移动,对提高路面的表面质量有重要作用,俗称“收光”。
  1.4衬板与底板
  熨平板的衬板与底板结构形式有图4a、b两种不同的搭接方式。图4a中衬板和底板均与混合料接触,为了保证路面质量,二者必须贴合紧密,不能有缝隙,否则细小的混合料颗粒会挤到缝隙里,将缝隙越挤越大,使大的颗粒继续挤入,造成路面拉毛、划痕等表面缺陷。
  
熨平板底板与衬板的结构

  图4b中,只有底板与混合料接触,且底板的前下部有一倒角,不存在缝隙,熨平板在倒角的引导下可以很顺利地前进并将混合料整实熨平。由此可见,图4b所示结构更合理。
  2、沥青摊铺机的操作
  沥青路面摊铺施工中,摊铺机的操作对机器性能的发挥和路面成形的质量有很大的关系,操作不当会产生很多施工缺陷,如路面起伏不平、起步段密实度过高,整机跑偏等故障。
  2.1停机起步
  施工中,摊铺机往往会因料车供料不足或其他原因需要短暂停机,待料车供料后又要重新起步摊铺。虽然停机不可避免,但停机后再起步摊铺的过程对路面质量的影响相当大。一般操作者在停机前往往会将料斗里的混合料全部摊铺完后再慢慢停机,待来料后再慢慢起步。当料斗里混合料不足时加继续摊铺,这时混合料的温度已降低,熨平板也会因料槽里混合料减少熨平板的承载力减小而因自重下沉,此时所铺的路面就会变薄。当来料后料槽里的混合料增多,对熨平板的承载力增大,熨平板就会爬高。这样,在

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