环氧沥青施工专用设备综述

２０１１年８月第８期　２０１１城市道桥与防洪第六届全国技术高峰论坛专辑　６１　环氧沥青施工专用设备综述　王智杰　（北京路桥中交科技有限公司，北京市１００１７６）　摘　要：根据环氧沥青材料的特性，介绍了桥面铺装施工的工艺流程以及施工设备配置，论述了环氧沥青施工专用设备的工　作原理、构成、工艺流程以及使用技术等。　关键词：环氧沥青；双组分；专用设备；使用技术　中图分类号：Ｕ４４３．３３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９－７７１６（２０１１）０８—００６１—０４　０　引言　环氧沥青既不是环氧树脂、也不是沥青，而是　通过精确组分和相态设计，经化学反应形成多组　分互穿网络三维立体结构的热固性材料。使用时　环氧沥青Ａ和Ｂ组分按设计比例混合均匀，经固　化反应形成一种交连的互穿网络三维立体结构。　环氧沥青混凝土是在拌和厂将能够缓慢固化的环　氧沥青与热集料混合后制成的聚合物改性混凝　土，使用传统的沥青混凝土筑路设备进行铺筑和　碾压。冷却到常温后路面将进入半固化状态，可快　速开放交通，但达到完全应力状态一般需要一周　的时间。环氧沥青混凝土的配制工艺比较复杂，施　工中对时间和温度的要求十分严格，施工难度大，　材料及施工成本较高。当环氧沥青Ａ、Ｂ组分按设　计比例混合后，在很短的时间内因两种组分的化　学反应，粘度随时间增长逐步增加，反应达到一定　阶段，其粘度突然增加，同时形成不熔的凝胶体。　环氧沥青作为桥面防水粘结材料、环氧沥青混凝　土作为桥面铺装材料是目前综合性能较为理想的　桥面施工材料之一。环氧沥青铺装施工时，在沥青　洒布车上需要实现环氧沥青Ａ、Ｂ组分（后简称为　Ａ、Ｂ组分）按设计比例混合、雾化并均匀喷洒到待　铺桥面上，在普通沥青混合料拌和机上需要实现　环氧沥青Ａ、Ｂ组分按设计比例混合并按规定油石　比添加。这就需要采用专用设备解决这些问题。　１　环氧沥青桥面铺装施工工艺流程　１．１钢桥面施工工艺流程　钢桥面喷砂处理一环氧富锌漆防锈处理一养　护　桥面清洁处理　环氧沥青防水粘结层洒布一　后续桥面铺装施工　环氧富锌漆处理后一般需有７　ｄ的养护期，　收稿日期：２０１　１－０７一Ｏ１　作者简介：王智杰（１９６４一），男，陕西韩城人，高级工程师，从　事路桥设备研发与管理工作。　环氧沥青防水粘结层洒布量０．６～０．８　ｋｇ／ｍ　，洒　布后应在４８　ｈ内进行桥面铺装施工。　１．２水泥混凝土桥面施工工艺流程　桥面喷砂处理一桥面清洁处理一洒布环氧沥　青防水粘结层＿＋后续桥面铺装施工　环氧沥青防水粘结层洒布量０．８～１．０　ｋｇ，ｍ２，碎　石撒布一般采用５～１０　ｍｉｌｌ，覆盖率控制在３０％～　６０％，撒布碎石以后应及时进行桥面铺装施工。　２环氧沥青混凝土桥面铺装的施工设备　配置　环氧沥青混凝土桥面铺装主要施工设备见表　１，其中环氧沥青专用混合机和环氧沥青专用洒布　车为专用设备，其他设备可以采用功能、精度相同　或者类似的相应设备代替。　沥青混合料拌和机（后简称“拌和机”）要求为　间歇式，每盘料拌和１～４　ｔ，环氧沥青混合料拌和厂　厂址选择应使运料车行驶时间控制在３０　ａｒｉｎ以内。　表１　常用环氧沥青混凝土桥面铺装的主要施工设备　序号　名称　规格　数量　１　沥青混合料拌和机　间歇式３０００型（或同类设　备）　１台　２　沥青混合料摊铺机　ＡＢＧ－－４２３（或同类设备，　需带电热式熨平板）　３　非接触式平衡梁　ＳＡＳ系统　４　轮胎式压路机　１１　２０　５　双轮双振压路机　ＤＤ１１０　６　自卸车　量　后轴为双　７　环氧沥青专用洒布车专用　８　环氧沥青专用混合机专用　９装载机　ｚ卜５Ｏ　１０石料洒布器　１１侧面喂料机　１２　小型振动压路机　１３小型吹风机　手持式　ｌ４切缝机　手持式　６２　２０１１城市道桥与防洪第六届全国技术高峰论坛专辑　２０１１年８月第８期　同步切换由组分泵将Ａ、Ｂ组分按规定流量、比　上述设备可以根据具体工作面情况进行调　整，钢桥面施工不需配备石料洒布器和装载机，水　泥混凝土桥面施工不需配备侧面喂料机。　例、压力输送至混合器，经充分混合以后输送到喷　洒装置，经喷头的雾化和喷射，在待摊铺桥面或路　面形成均匀一致的防水粘结层。图２为环氧沥青　３环氧沥青专用设备的关键技术　环氧沥青专用洒布车和环氧沥青专用混合机　是适用于环氧沥青铺装施工的关键设备。　环氧沥青专用洒布车的关键技术是解决洒布　量与车速同步匹配、洒布宽度变化与洒布量匹配　的问题，管道与喷嘴堵塞及时清理与清洗的问题，　加热系统设计布置与双组分材料化学反应粘度增　长的问题，储料箱材料温度均化的问题，设备智能　化控制的问题等。　环氧沥青专用混合机（后简称“混合机”）是　为沥青混合料拌和机加注环氧沥青的专用设备。　该设备的关键技术是解决双组分反应型的环氧沥　青按设计比例混合的问题，混合机与沥青混合料　拌和机形成联动，并按规定油石比添加环氧沥青　的问题，管道的布局与清理的问题，设备智能化控　制的问题等。　４环氧沥青专用设备的构造与工作原理　４．１环氧沥青专用洒布车　环氧沥青专用洒布车的外形示意图见图１。　ｌ一发电机组，２一空压机，３一燃烧机，４一环氧沥青Ｂ组分储罐，　５一环氧沥青Ａ组分储罐，６一Ａ组分循环测量系统，７一箱体支　架，８一Ｂ组分循环测量系统，９一柴油清洗箱，ｌＯ一电气控制箱，　Ｉ１一喷洒杆总成　图１　环氧沥青专用洒布车外形示意图　４．１．１环氧沥青专用洒布车的工作原理及工艺流程　环氧沥青专用洒布车工作原理：Ａ组分储罐　接受按规定工艺规范制备的环氧树脂混合液，Ｂ　组分储罐接受按规定工艺规范制备的沥青混合　液。在准备施工时需要将环氧沥青Ａ、Ｂ组分分别　加热到设定的工作温度。在非喷洒状态下，通过气　动球阀的同步切换，Ａ、Ｂ组分通过各自的组分泵　进行内部循环，使储罐中的材料各部分的温度均　匀；在开始喷洒工作时，两个系统通过气动球阀的　专用洒布车工艺流程图。　气动聋一　图２环氧沥青专用洒布车工艺流程图　４．１．２环氧沥青专用洒布车的构成　环氧沥青专用洒布车由Ａ、Ｂ组分储罐、动力　系统、柴油清洗系统、导热油加热循环系统、Ａ、Ｂ　组分输料测量系统、混合一喷洒系统、气动系统、　电气控制系统等８部分组成。　（１）Ａ、Ｂ组分储罐分别由箱体、隔热层、外　罩、溢流管、过、阀门、导热油加热管、浮标、　固定架等组成。　（２）动力系统由一个３０　ｋＷ的发电机组和配电　箱组成，为Ａ、Ｂ组分输料泵、柴油清洗泵、空气泵、　导热油循环泵、燃烧机、电控系统提供动力。　（３）柴油清洗系统由柴油箱、柴油清洗泵、过　滤器、管道和阀门等组成，为Ａ、Ｂ组分混合后的　管道部分以及喷洒杆进行清洗，避免停机后Ａ、Ｂ　组分混合料化学反应粘结在管道和喷嘴里。　（４）导热油加热循环系统由导热油锅炉、燃烧　机、柴油箱、导热油循环泵、膨胀油箱、导热道　和若干阀门等组成。燃烧机加热锅炉里的导热油，　循环泵将加热后的导热油送到Ａ、Ｂ组分储罐，分　别对Ａ、Ｂ组分加热，同时通过管道将导热油循环　输送到阀门、喷洒杆、输送管道等部位并对相应部　位加热；控制系统能够根据设定的导热油温度自　动控制燃烧机加热时间。　（５）Ａ、Ｂ组分输料测量系统分别由ＮＣＢ型输　送泵、椭圆齿轮流量计、管道、气动阀门等组成。喷　洒前Ａ、Ｂ组分分别通过各自的组分泵进行内部　循环，喷洒开始时通过气动阀门的同步切换，Ａ、Ｂ　组分同时进入混料系统，通过齿轮流量计反聩信　号给微机系统自动调节Ａ、Ｂ组分泵的转速以保　证Ａ、Ｂ组分正确的配比，同时满足车速以及洒布　宽度的变化，保证设定的喷洒量。　（６）混合一喷洒系统由混合器、喷洒杆、气动　２０１１年８月第８期　２０１１城市道桥与防洪第六届全国技术高峰论坛专辑　球阀组、喷嘴组、止回阀、管道等组成。主要将Ａ、　６３　也可以借用沥青混合料拌和厂原有的沥青储存罐　Ｂ组分进行快速、均匀的混合，并将双组分材料混　储存，但需要将储存罐清理干净，不能与其他沥青　合均匀后送到喷洒杆，由喷洒杆上的气动球阀输　混装。　送到各个喷嘴，经喷嘴将混合后的双组分雾化后　（２）Ａ、Ｂ组分输料测量系统分别由ＮＣＢ型输　送泵、椭圆齿轮流量计、管道、气动阀门等组成。加　均匀地喷洒到桥面或路面上。　（７）气动系统由空压机、储气罐、气动三联件、　料开始时，沥青混合料拌和机控制室通过控制电　电磁阀组、气缸、管道等组成。主要通过空压机提　磁阀换向来控制４个气动阀门的同步切换，Ａ、Ｂ　供高压气源，为气动球阀提供开合动力，由电磁阀　组分经各自的泵进人混料系统，由齿轮流量计反　组的换向控制气动球阀的开合，开停机时通过高　聩信号给微机系统自动调节Ａ、Ｂ组分泵的转速　压气体清理混合器到喷嘴部分的管路，以防堵塞，　通过气缸控制调整喷洒杆上下左右位置。　（８）电气控制系统主要由ＰＬＣ控制器、变频　器、触摸屏、控制线路相关元件等组成，通过编程　控制设备所有的动作，通过触摸屏设定变更各种　工作参数。　４．２环氧沥青专用混合机　４．２．１环氧沥青专用混合机的工作原理和工艺流程　环氧沥青专用混合机工作原理是：Ａ组分储　罐接受按规定工艺规范制备的环氧树脂混合液，　Ｂ组分储罐接受按规定工艺规范制备的沥青混合　液；在准备施工时需要将环氧沥青的Ａ、Ｂ组分分　别加热到设定的工作温度。在沥青混合料拌和机　非工作状态下，通过气动球阀的同步切换，通过各　自的组分泵内部循环；在拌和机开始工作时，通过　拌和机控制室的联动控制，两个系统的气动球阀　同步切换将Ａ、Ｂ组分按规定流量、比例输送至混　合器，经充分混合以后输送到拌和机称量桶。当每　盘混合料达到设定的环氧沥青重量时，拌和机的　控制系统自动给出切换信号，通过两个系统的气　动球阀的同步切换，回到系统各自的内部循环状　态，停止给拌和机称量桶加料。环氧沥青专用混合　机工艺流程见图３。　图３环氧沥青专用混合机工艺流程图　４．２．２环氧沥青专用混合机的构成　环氧沥青专用混合机由Ａ、Ｂ组分储罐、Ａ、Ｂ　组分输料测量系统、混合系统、电气控制系统等４　部分组成。　（１）Ａ、Ｂ组分储罐与环氧沥青专用洒布车构　造基本相同，只是容积稍大。环氧沥青Ａ、Ｂ组分　以保证Ａ、Ｂ组分正确的配比；加料停止时，沥青　混合料拌和机控制室通过控制电磁阀换向来控制　４个气动阀门的同步切换，Ａ、Ｂ组分通过各自的　泵分别使物料进行内循环。在工作期间，Ａ、Ｂ组　分泵始终处于工作状态、不停机。　（３）混合系统由混合器、截止阀、管道等组成。　将Ａ、Ｂ组分进行快速均匀的混合，并将Ａ、Ｂ组分　混合均匀后输送到沥青混合料拌和机称量桶。施　工结束停止拌料时，打开气路上的截止阀，将混合　器中的Ａ、Ｂ组分混合料用高压空气吹干净；然后，　先关闭连接Ａ组分的截止阀，单独控制Ｂ组分输　送泵反转，将管道中的环氧沥青Ｂ组分回抽到Ｂ　组分储罐里；再关闭连接Ｂ组分的截止阀，单独控　制Ａ组分输送泵反转，将管道中的环氧沥青Ａ组　分回抽到Ａ组分储罐里。这样可以避免温度降低　后，环氧沥青Ａ、Ｂ组分凝结在各自的管道里。　（４）电气控制系统主要由ＰＬＣ控制器、变频　器、触摸屏、电磁阀组、控制线路相关元件等组成，　通过程序来控制设备所有的动作，在触摸屏上可　以设定变更各种工作参数。　另外，以下几个部分需要借用沥青混合料拌　和机来保证环氧沥青专用混合机的正常工作。　（１）环氧沥青专用混合机所需的高压空气需　要接入沥青混合料拌和机的高压空气系统，系统　压力为０．６　ＭＰａ。　（２）环氧沥青专用混合机的动力电源需要沥　青混合料拌和机控制室提供：三相３８０　Ｖ交流电，　输入功率约３０　ｋＷ。　（３）环氧沥青专用混合机所需的导热油加热　部分需要接入沥青混合料拌和机的导热油加热循　环系统　５施工中专用设备的使用技术　５．１．１环氧沥青专用洒布车的使用技术　在表２中，不同防水粘结层施工条件下，采用　的环氧沥青型号不同，Ａ、Ｂ组分的重量比也不同。　根据计量仪表为计量体积比的实际情况，按照比　５４　２０１１城市道桥与防洪第六届全国技术高峰论坛专辑　２０１１年８月第８期　定。控制系统能够根据每盘料所设定的环氧沥青　关系将重量比换算成体积比；依据Ａ、Ｂ组分的　：积比，单位面积的环氧沥青洒布量和洒布宽度　：触摸屏上进行设定。洒布的组分比例、洒布宽度　Ｉ洒布量一经设定，控制系统能够根据车速的变　：，分别对Ａ、Ｂ组分泵转速进行实时调节，使洒　的组分比例和洒布量不随车速变化而变化，环　沥青喷洒量的计量精度控制在±２％以内。　表２防水粘结层用环氧沥青的常用型号　重量和组分比例，分别对Ａ、Ｂ输送泵转速进行实　时调节，精度控制在４－１％以内。同时，我们可以根　据施工现场对混合料产量的需求，调节每分钟环　氧沥青的添加总量，环氧沥青的添加总量可以在　１００—５００　ｋｇ／ｍ之间。如果采用４０ＯＯ０型拌和机，　环氧沥青混合料的产量最大可以达到２８０　ｔ／ｈ。　表３铺装层混合料用环氧沥青的常用型号　在每个洒布作业循环中，车速的变化、洒布宽　的变化、环氧沥青Ａ、Ｂ组分温度的变化等，都直　影响到洒布比例和洒布量，造成Ａ、Ｂ组分的配　６结语　环氧沥青专用设备已经应用于国内各种桥面　的环氧沥青桥面铺装施工中，该设备至今已完成　了天津海河富民桥、苏通长江大桥、武汉天兴州长　江大桥、宁波市大桥、连云港罐河大桥等约　２５座桥梁的环氧沥青防水粘结层和铺装的施工　任务。环氧沥青专用设备的成功应用，是筑路机械　行业的一个创新，对国产环氧沥青材料的推广起　到了决定性的作用。　：和混合后洒布量的不稳定，最终影响桥面或路　ｆ质量。本项技术从行走车辆上检测实际运行速　：信号，从齿轮流量计检测实际流量信号反馈给　处理控制器，通过与设定的速度、洒布宽度、配　：、喷洒量对比处理，输出信号分别控制Ａ、Ｂ组分　的排量，保证控制组分比例和洒布量的准确。　１．２环氧沥青专用混合机的使用技术　在表３中，不同铺装施工条件下，采用的环氧　青型号不同，Ａ、Ｂ组分的重量比也不同。我们　Ｉ样将重量比换算成体积比进行控制，按照设计　Ｉ的油石比，计算出每盘混合料中所需的环氧沥　：Ａ、Ｂ组分的体积数量，然后在触摸屏上进行设　参考文献　［１】黄卫．钢桥面铺装【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００５．　［２】田流．现代高等级公路养护机械［ＭＩ北京：人民交通出版社，２００３　【３】戴强民．公路施工机械［Ｍ】．北京：人民交通出版社，２０００．　上接第５５页）　统后’　嚣　放矢（下一步的维护管理计划能有的见图４）。　５结语　一～　２ｌ世纪是信息化浪潮汹涌澎湃的年代，继互　联网之后物联网也在迅速兴起。道路桥梁作为物　流输送体系的基本单元，在其间奔流的车辆信息　逐步载人物联网将是大势所趋。无论车辆超载与　否，其有关属性被前端的传感器所探知并汇人物　联网，很快就像人口普查、社会经济状况调查那样　被社会所熟悉和依赖。“车辆超载动态监测系统”　正是顺应这个潮流应运而生的创新型信息化产　品，其地位和作用将也会随着物联网的发展和成　图４在网上生成的数据报表　熟而显得日益重要。