摘要：混合料的攤鋪均勻性與攤鋪機(jī)螺旋布料器的結(jié)構(gòu)參數(shù)有密切關(guān)系，本文對(duì)確保輸料穩(wěn)定性和鋪層混合料分布均勻性的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析，建立螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)模型，并進(jìn)行足尺試驗(yàn)研究。

關(guān)鍵詞：螺旋布料器；結(jié)構(gòu)參數(shù)；混合料；攤鋪均勻性

在攤鋪過程中混合料的運(yùn)動(dòng)方向與運(yùn)動(dòng)速度由螺旋布料器的螺距、顆粒到軸線的距離，螺旋轉(zhuǎn)速和滑動(dòng)系數(shù)共同決定?；旌狭系闹芟蛩俣群洼S向速度均與顆粒到軸線的距離成2次方關(guān)系。輸料螺旋的結(jié)構(gòu)參數(shù)軸徑與螺距之比對(duì)攤鋪離析程度有重要影響。軸徑與螺距之的比值越大抗離析越好，對(duì)料位變化敏感性越小，徑距比應(yīng)大于0.5。

1.螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)模型

在施工過程中，攤鋪機(jī)螺旋布料器的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)不同，對(duì)其中的混合料表現(xiàn)出不同的攤鋪效果。因此，有必要對(duì)螺旋布料器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與攤鋪質(zhì)量之間建立相關(guān)關(guān)系。

在混合料距離軸線較近時(shí)，其周向速度大于軸向速度，輸料過程中附加了較強(qiáng)的周向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生嚴(yán)重的橫向拋射現(xiàn)象，使混合料發(fā)生離析，并降低了輸送效率；隨著混合料遠(yuǎn)離軸線其軸向速度快速增加，當(dāng)混合料距離軸線大于顆粒到軸線的距離時(shí)，輸料過程中軸向速度已大于周向速度。因此，為了減小混合料的滾落現(xiàn)象并兼顧輸料效率，較佳的螺旋軸徑應(yīng)滿足要求。

根據(jù)螺旋葉片各部位的螺旋升角各不相同，不同位置的混合料相當(dāng)于在不同角度的斜面上，使混合料在斜面上處于滑動(dòng)狀態(tài)。對(duì)不同銹蝕狀況鋼材與混凝土的摩擦試驗(yàn)表明，摩阻系數(shù)隨著鋼材表面狀況的不同變化較大，經(jīng)過打磨除銹后表面無銹蝕光滑的鋼材摩阻系數(shù)明顯比有銹蝕鋼材低。粗糙度分別為0.025～0.040、0.050～0.170、0.170～0.340、0.230～0.660時(shí)，摩擦系數(shù)分別為0.20～0.25、0.26～0.30、0.40～0.50、0.45～0.60。由資料可知：混合料在葉片上處于滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)，在摩阻系數(shù)取0.20、0.25、0.30時(shí)，可得到表3.1所示螺旋葉片直徑D與螺距J兩參數(shù)之間關(guān)系。

對(duì)于常用瀝青混合料攤鋪機(jī)而言，一般螺距為280mm，則由上表可知當(dāng)摩擦系數(shù)取值為0.25時(shí)，可得最小螺旋軸徑不應(yīng)小于22mm，螺旋軸徑應(yīng)大于148mm。為了達(dá)到普適性和代表性的要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常螺旋葉片與瀝青混合料之間的摩阻系數(shù)為0.25，則徑距比K應(yīng)大于0.5。

２．試驗(yàn)研究與結(jié)果分析

為了驗(yàn)證以上研究結(jié)論的合理性和有效性，在南陽某干線公路采用DT1800型攤鋪機(jī)進(jìn)行AC25瀝青混合料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，瀝青下面層橫斷面寬度為11.75m，攤鋪厚度為8cm。攤鋪時(shí)，試驗(yàn)用螺旋軸直徑100mm，螺旋離地高度350mm，路面左側(cè)螺旋布料器的螺徑為420mm，螺距為280mm，見圖１（a），右側(cè)螺旋布料器的螺徑420mm，螺距為220mm，見圖１（b）。在攤鋪過程中調(diào)節(jié)物料料位，分別處于1/2葉片高度、2/3葉片高度、滿埋葉片高度進(jìn)行試驗(yàn)。

圖１試驗(yàn)用螺旋分料器

（a）螺徑420mm、螺距280mm　?。╞）螺徑420mm、螺距220mm

試驗(yàn)檢測(cè)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法同上文，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析可得到兩種螺旋結(jié)構(gòu)攤鋪路面不同離析程度的點(diǎn)數(shù)及所占的比例，見表２和圖２。

表2 離析檢測(cè)結(jié)果

圖2 軸徑與螺距之比及料位對(duì)離析程度的影響

試驗(yàn)結(jié)果分析：

（1）輸料螺旋的結(jié)構(gòu)參數(shù)軸徑與螺距之比，使用參數(shù)料位系數(shù)都對(duì)攤鋪離析程度有重要影響。對(duì)于同樣的料位系數(shù)，軸徑與螺距之的比值越大抗離析越好，對(duì)于同樣的軸徑與螺距比，料位系數(shù)越高抗離析越好。

（2）輸料螺旋的軸徑與螺距之比越大對(duì)料位變化敏感性越小。在軸徑與螺距之比為0.46時(shí)，對(duì)于螺徑為420mm的螺旋布料器，料位在滿埋螺旋、2/3葉片高度到1/2葉片高度變化時(shí)，鋪層無離析區(qū)域所占比例分別為89%、84%與82%，影響較小，對(duì)料位的變化不十分敏感。在軸徑與螺距之比為0.36時(shí)，料位低于2/3葉片高度，鋪層無離析區(qū)域所占比例大幅減小，影響很大，對(duì)料位變化十分敏感；料位高于2/3葉片高度，鋪層無離析區(qū)域所占比例增加緩慢；

（3）輸料螺旋的結(jié)構(gòu)參數(shù)軸徑與螺距之比為0.46時(shí)，在在螺旋中料位足夠高時(shí)，鋪層無離析區(qū)域所占比例已接近90%，嚴(yán)重離析部位所占比例僅為1%，已處于十分理想的攤鋪狀態(tài)。

３.結(jié)論

本文以DT1800型寬幅攤鋪機(jī)為例，分析了寬幅攤鋪的離析機(jī)理，并對(duì)路面寬幅攤鋪離析控制技術(shù)進(jìn)行了研究，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，主要得到以下結(jié)論：攤鋪機(jī)采用等螺徑等螺距螺旋葉片進(jìn)行大寬度輸料時(shí)，料位系數(shù)會(huì)隨著螺旋葉片到攤鋪機(jī)中點(diǎn)距離的增大而減小，螺旋葉片的充盈系數(shù)也隨之降低；當(dāng)充盈系數(shù)小于70%時(shí)，會(huì)使旋輸料器產(chǎn)生混合料分布不均勻、流動(dòng)不穩(wěn)定、粗細(xì)材料顆粒分離現(xiàn)象。因此，需采用變螺徑螺旋，以滿足攤鋪過程對(duì)料位系數(shù)的要求。

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