浅谈大宽幅摊铺机在沥青路面的防离析技术
摘要：阐述摊铺机的设计理念以及抗离析机理，针对各种离析提出改进方法，提高了大宽幅摊铺机抗离析能力。
关键词：大宽幅摊铺机；离析技术；控制措施
摊铺机主要由基础车(发动机和底盘)、供料设备(料斗、输送设备和闸门)、工作装置(螺旋摊铺器、振捣器和熨平装置)及其控制系统等组成，如图1所示。混合料从自卸汽车上卸入摊铺机的料斗中，经由刮板输送器转送到摊铺室，再由螺旋摊铺器横向摊开。随着机械的行驶，这些被摊开的混合料又被振捣器初步捣实，接着再由后面的振动熨平板根据规定的摊铺层厚度修整成适当的横断面并加以振实、熨平。
图1-摊铺机结构简图
1→柴油发动机及动力传动系统；2→驾驶控制台；3→座椅；4→加热丙烷气罐；5→大臂液压油缸；6→熨平装置；7→螺旋分料器；8→大臂；9→行走机构；10→调平系统液压油缸；11→刮板输送器；12→顶推辊；13→接受料斗。
在路面施工施工中，摊铺施工是关键的一环，摊铺机工作特性、参数调整、摊铺工
艺及摊铺过程的变异控制直接决定了路面质量及路用性能。
一、大宽幅摊铺机设计理念
大宽幅摊铺机(功率269kw，摊铺厚度500mm，最大摊幅16m)的设计理念是：可以在半刚性基层和面层中都能够应用的，在宽幅摊铺设备上采用改变传统的螺旋装置，增加摊铺设备的功率，把螺旋全部埋在物料之下，使物料能够在低速转速下再次搅拌，最终实现横向和纵向的物料分布。实现单机大宽幅、大厚度、抗离析一次成型摊铺作业，改善各种离析，改善双机并幅摊铺与基层上下分层摊铺的工艺规范(除离析外，基层分层摊铺还与压实能力有关)，为现代大型摊铺机的技术发展探索一条捷径。
二、大宽幅摊铺机的防离析措施
2.1横向离析及控制
（1）横向离析产生的原因
横向离析产生的主要原因来自螺旋布料机构高速旋转时产生的抛扬，这种离心力的
作用造成大粒径物料容易被送往两边，摊铺越宽离析越严重。摊铺越宽，出现两边物料
粒径越大的状况。
现有摊铺机在宽幅摊铺时集料最多只能埋螺旋叶片的三分之二，工作时一般是半埋螺旋。只有螺旋高速旋转才能满足输料量大的需求。
（2）防治横向离析的设备改进方法
①加大输料量、降低螺旋转数
加大输料量、降低螺旋转数，满埋螺旋低速输料(图2)。加大螺旋直径(由大到小梯形排列)、加大输料槽宽度(67公分)、加大输料槽高度(增加输料厚度)，满埋螺旋大量输料，降低了螺旋布料转速，避免螺旋高速旋转抛扬造成的横向离析。满埋螺旋，实现了集料的二次搅拌，及有效的改善了前道工序(装卸、收斗等)形成的集料离析[3l1
图2-防治横向离析措施
②采用带重载荷平稳启动的低速大扭矩马达
一般摊铺机采用高速轴向柱塞马达加减速机的传动方案，宽幅摊铺机螺旋分料器采用大扭矩马达驱动，率先把宽幅摊铺设备中普遍的700ml/r左右的马达排量换成1300ml/r左右，增大摊铺机的扭矩和功率。螺旋分料器转速降至80r/min～90r/min，可以减少大粒径物料在螺旋分料槽内分料距离增大而运动加剧的横向离析，同时由于螺旋埋于物料底部增加二次搅拌效果，改善前期工序产生物料离析。
③物料满埋螺旋工作(图3)。这样做得目的是减少横向离析，物料高于螺旋，在螺旋低俗运转情况下，使物料再次得到搅拌。提高刮板和螺旋料位传感器料位控制点，是实现这一理念的外部形式，其实质是增加大螺旋驱动转矩，并改变驱动方案。
(图3)物料满埋螺旋工作
行走驱动低速马达不仅能够实现把螺旋全部埋在集料下面所需要转矩外，而且大扭矩低速马达还能够避免采用高速马达加减速机方案启动效率低，在频繁间断工况下产生的冲击启动现象，减小有害的冲击抛扬离析，具有启动平稳的有点。
④增加摊铺机的功率配置
增加摊铺机的功率配置。宽幅摊铺机在施工过程中，在半刚性基层集料满埋螺旋工作的时候，集料之间的摩擦力迅速加大，这时候螺旋分料器输送集料将消耗宽幅摊铺机一半以上的功率，在大厚度宽幅作业时，刮板和熨平板宽度加宽也使宽幅摊铺机的功率消耗加剧。所以，DT系列宽幅摊铺机配置了原装进口依维柯共轨电喷供油、电子调速发动机(功率200kW～269kw)，避免在摊铺作业过程中由超载所引起的摊铺速度降低的现象。宽幅摊铺作业过程中摊铺速度时快时慢不仅能够使物料产生离析，同样也会影响到半刚性基层的平整度。采用大功率发动机符合污染排放和噪声标准，整机功率匹配容易，而且宽幅摊铺机动力性能和控制特性优良，在摊铺作业时很好的解决了超载所致的摊铺速度波动过大的毛病。
2.2竖向离析与控制
（1）竖向离析产生的机理
竖向离析产生机理是物料在螺旋料槽内由于粒径规格不同，在螺旋分料槽前挡板离地间隔过大且缺料的情况下大粒径物料向下滚落，同样在分料槽外端料槽边缘的卸荷口处也会发生这样的现象，这一现象的直接后果是大物料滚向摊铺层的下部，使物料在摊铺层竖向方向上粒径不同，造成竖向离析。
（2）防治竖向离析的设备改进方法：采用弹性橡胶板结构设计
宽幅摊铺机采用物料满埋螺旋设计，为了减少集料大粒径棍落到摊铺层下面;在前挡板下方安装好了高度可以调节的弹性橡胶板，摊铺作业时根据铺层厚度和不同的材料类型作恰当的调整，而且，采用弹性橡胶板这样的结构之后，离地距离能够调整为最小，利用弹性橡胶板的外张作用来减小宽幅螺旋在输送集料过程中的阻力。
在螺旋分料器的边缘带，同样采用弹性橡胶板悬臂式结构，即防止大粒料向下滚落，又起到防止螺旋卡死而卸荷的作用，也避免了因螺旋卸料不畅顶起熨平板影响平整度的现象。
2.3纵向离析防治
摊铺机在链轮箱(中缝处)左右根据需要各加装一组角度可调数量可变的反向螺旋叶片，根据摊铺厚度和材料的变化来调节反向叶片数量和角度，使大小粒料均匀向螺旋链轮箱下方填充，保持摊铺层中缝处混合料均匀、充足、密实，以避免纵向带状离析。
减少螺旋支撑(螺旋吊挂)横截面尺寸、加装过渡叶片，加宽料槽，以减少集料在螺旋输送过程中形成的阻滞、堆尖、及填塞不实的现象。
2.4防治片状离析
半埋螺旋叶片或输料槽缺料状况下，运输装卸、收斗等前道工序造成的离析集料得不到二次搅拌，形成片状、V字状离析片或离析窝。
增大摊铺机料斗，减少收斗造成的大粒径物料集中产生的局部片状离析。物料满埋螺旋，增加二次搅拌效果，加之大宽幅布料，使前期供给不匀的物料在大宽幅摊铺面上得以均布，避免片状离析。
摊铺收斗后，将剩余粒料暂留料斗中，与料车新倒进的料相掺合，再由刮板输送入螺旋料槽;因物料是满埋螺旋输送，料槽里的物料是满的，当料斗里的大粒料被刮板输送入螺旋料槽后会浮在原有物料上面，随着螺旋的搅拌输送，大粒料会逐渐被均匀分布到输料槽中，避免了片状、V字状离析片或离析窝。
2.5提高摊铺过程的平稳性(平整度)
摊铺机是一种以作业质量为首要指标的作业机械，其作业指标分为摊铺均匀性(物料不离析)、密实度(保证碾压后的平整度)、平整度，而要实现这一质量指标，要求摊铺过程及其工况稳定。宽幅摊铺机主要采用如下方法：
①刮板料位比例控制
刮板料位比例控制，减少了由于通断控制频繁开关推拥形成的物料滚落离析。还能提高摊铺机的平稳性，改善平整度。
②超声波多组多探头智能控制系统
采用超声波多组多探头智能控制系统，高精度、高可靠性、全面校正偏差，实现了网络化、智能化控制。基准准确，提高了平整度。折叠式结构，转场、掉头、过桥涵均不需拆卸，安装迅捷，使用方便。传感器不与地面等基准物接触，避免异常事故，大幅度降低维修保养费用。根据施工情况多组多探头或单组多探头任意组合应用，
使用广泛方便。
③加宽履带板
加宽的履带板，使行走更平稳，在上坡或重型料车卸料阻力较大的情况下防止打滑，保证摊铺的平整度。
④液压伸缩熨平板加减宽度装置
轻巧的液压伸缩挡料板是对熨平装置功能的完善和扩充，操作简单。伸缩自如，适应挖方填方路基桥面等宽度变化的要求以及补救行驶方向的偏差，极大地减少操作员劳动强度，尤其是在隔离墩预先设置好，传统螺杆无法调节的情况下更显出了优越性。
2.6自动伸缩的辅助卸料系统
液压伸缩推辊和倾翻灵活控制的辅助料斗衔接配合，减小了料车后门形成的输料不畅，用最短的时间完成卸料工序，既防止了料车卸料抛撒，又提高了刮板输送效率，满足了大厚度一次摊铺作业时输料量的要求，同时由于辅料斗的前后收放，改善了卸料离析。
三、单、双机摊铺效益比较
3.1.单、双机摊铺比较
①单机一次成型摊铺的配套设备和施工人员少，工艺简便经济效益明显；②双机并幅分层摊铺的配套设备和施工人员多，工艺复杂浪费明显。
3.2并机分层摊铺目前存在的问题
①层间含水量不同不容易结成一体；②层间污染使上下两层不容易结成一体③下面光滑，上层大粒料滚落造成上下层结合不紧密；④若上下层密实度不同或者摊铺间隔时间长、膨胀系数不同容易产生裂纹；⑤并机接缝处纵向离析接缝搭接带高程明
3.3大宽度大厚度一次成型摊铺的优势
传统摊铺机并机分层摊铺接缝处结合不紧密、离析而容易产生裂缝，水稳层大厚度大宽度摊铺、压实作业，一次性摊铺碾压成型，基层可形成一个整体的板块结构，相对于多次分层摊铺来说，其抗拉伸、抗冲击强度可以提高30%以上，可以有效地避免和推迟早期路面的下沉、车辙和凹陷、龟裂坑洞等病害的产生，对于提高公路路面质量延
长公路寿命有重大意义。
大宽度大厚度一次成型摊铺的优势是：①改善各种离析，效果显著；②摊铺无分层，整体板块结构性好；③没有并机接缝离析，避免了纵向裂纹；④一次找平，无过度搭接，密实度均匀，平整度提高；⑤生产率高，配套设备少，费用低，经济效益好
四、结束语
（1）在沥青路面施工中，大宽幅摊铺机是控制离析的有效设备，是改善材料与温度离析和提高沥青路面施工质量的有效手段。
（2）单机大宽幅搅拌螺旋摊铺施工使施工后期离析可控，也改善了早期混合料离析，减少了双机并机接缝离析和螺旋支撑处离析，提高了整体施工质量，是现代摊铺机发展和公路施工技术发展的方向．
