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

（中交公路養護工程技術有限公司，廣西 南寧 530200）

0 引言

高頻振動攪拌技術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，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構，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計思路

振動攪拌技術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，改善混凝土內部的孔隙分布，提高混凝土的強度，減少混凝土內部裂縫，提高施工效率。

因此，本文將設計一種在復雜外部環境下，能夠靈活機動，快速高效對路面修復施工中所使用的瀝青混合料進行振動攪拌的設備。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，且可以隨時能夠對正在攪拌的瀝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塊，進而影響使用[2]。

2 高頻振動瀝青混合料攪拌裝置設備組成

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、軸體振動機構、正反轉攪拌機構、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，箱蓋上設置有觀察窗方便觀察瀝青混合料的攪拌進度，底部設置有下料口，可以在攪拌完成后直接打開下料口進行出料，攪拌箱的側面預留有加熱孔，以方便對攪拌箱內的瀝青混合料進行加熱，防止材料結塊后影響后續使用[3]。

攪拌箱的箱蓋通過箱蓋開合機構與攪拌箱連接，通過箱蓋開合機構可以方便箱蓋的打開，且方便對箱蓋進行支撐。在下料口處設置有下料口開合機構，下料口開合機構包括下料口擋板、連接軸、連接桿和開合驅動件，通過開合驅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，具體構造見圖2。

圖2 攪拌箱構造示意圖

2.2 箱體振動機構

箱體振動機構是在箱體側壁兩側設計的高頻振動裝置，主要包括固定導軌、導向桿、移動滑塊和箱體振動器，箱體振動機構可以對攪拌箱內靠近箱體側壁的瀝青混合料持續施加一個高頻率的振動作用，將箱體內壁附近的瀝青混合料中存在的結塊打散，減少瀝青混合料內部的孔隙，保證混合料的均勻性。

箱體振動機構的移動滑塊通過導向桿與固定導軌滑動連接，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，可根據需求實現對箱體不同部位進行振動，具體構造見圖3。

圖3 箱體振動機構示意圖

2.3 軸體振動機構

軸體振動機構是在攪拌箱內部，用于攪拌轉動的主轉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，軸體振動機構可以對攪拌箱箱體中心位置處的瀝青混合料持續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塊打散，減少瀝青混合料內部的孔隙，保證混合料的均勻性。

軸體振動機構的振動箱體與正向轉動軸固定連接，軸振動器和振動彈片均置于振動箱體的內腔中，通過軸振動器給整個正反轉攪拌機構提供振動力，將正反轉攪拌機構附近的瀝青混凝土原料中的結塊打散，便于瀝青混凝土原料中的各個成分之間進行充分混合，振動彈片能夠將軸振動器固定在振動箱體的內腔中，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，具體構造見圖4。

圖4 軸體振動機構示意圖

2.4 正反轉攪拌機構

正反轉攪拌機構是在攪拌主軸上設置的一種特殊裝置，主要包括攪拌驅動件、傳動件、正向轉動軸、齒輪傳動組件、反向轉動套筒、反向攪拌槳以及正向攪拌槳等，正反轉攪拌機構可以給攪拌箱內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，將攪拌箱內腔中的瀝青混凝土中的結塊擠壓開，同時伴隨正反轉攪拌機構的不斷攪拌將瀝青混凝土原料攪拌均勻。

正反轉攪拌機構的齒輪傳動組件包括正向轉動齒輪、固定框、轉向調節齒輪和反向轉動齒輪，正向轉動齒輪與正向轉動軸固定連接，正向轉動齒輪通過轉向調節齒輪與反向轉動齒輪連接，反向轉動齒輪與反向轉動套筒固定連接，轉向調節齒輪與固定框旋轉連接，通過轉向調節齒輪與固定框可確保力在傳遞過程中能夠平穩，具體構造見圖5。

圖5 正反轉攪拌機構示意圖

2.5 攪拌支架

攪拌支架是整個攪拌裝置的托底機構，用于承擔整個上部的攪拌箱、箱體振動機構、軸體振動機構、正反轉攪拌機構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]。

攪拌支架的底部設置有移動調節機構，該機構包括底部固定座、固定限位塊、螺紋桿、螺紋調節件和滾動球體，底部固定座與攪拌支架的底部端面固定連接，底部固定座上設置貫通孔，固定限位塊固定連接在攪拌支架的一側，螺紋桿貫穿固定限位塊與滾動球體固定連接，螺紋調節件設置在底部固定座與固定限位塊之間，螺紋調節件與螺紋桿螺紋連接。通過轉動螺紋調節件可帶動螺紋桿旋轉，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，將滾動球體調至貫通孔內；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，通過滾動球體的轉動帶動多級高頻震動攪拌裝置進行移動，非常便捷，具體構造見圖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，隨即給設備通電，攪拌箱兩側壁箱體振動機構和主軸中間的軸體振動機構同步進行振動工作，正反轉攪拌機構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可以直接對攪拌箱內部的瀝青混合料進行加熱，以防瀝青冷卻后結塊影響攪拌效果，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，然后再進行后續的碾壓平整工作。

圖6 攪拌支架示意圖

3 應用前景

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塊現象，提高混合料產品質量，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生裂縫或塌陷，提高了路面結構的性能。瀝青混合料多級高頻振動攪拌裝置結構較小，非常適合應用在路面局部修復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，環境適用性強，具有很好的工程應用前景。

4 結束語

（1）高頻振動攪拌比常規攪拌增加了振動時的攪拌力，振動攪拌同步實現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部設置了攪拌箱、箱體振動機構、軸體振動機構、正反轉攪拌機構、攪拌支架等構造，這些構造考慮充分，聯動效果好，很好地保證了瀝青混合料的攪拌質量；

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