一种路面生产环节集料烘干过程的室内模拟试验方法与流程

本发明属于道路工程
技术领域：
，特别是涉及一种路面生产环节集料烘干过程的室内模拟试验方法。
背景技术：
：温拌沥青混合料是一种新型沥青混合料，其在生产、拌和、压实等施工过程中相比传统的热拌沥青混合料温度低，具有减少有害气体排放、节省能源、减轻沥青老化程度、延长施工季节等优点，因此得到越来越广泛的应用。虽然温拌沥青混合料有着以上众多优势，但温拌沥青混合料拌合温度较热拌沥青混合料低30℃～40℃，会造成石料在拌和时得不到彻底的干燥，水分残留于沥青与石料界面之间，形成沥青路面水损害性能以及低温性能的隐患，从而增加含水率敏感性，影响路面长期使用性能。目前研究者们在影响温拌沥青混合料水稳定性的温度因素和含水率因素进行了不同尝试，但缺乏室内模拟集料烘干过程的试验方法，无法从界面性质出发，探究温度与含水率对于温拌沥青混合料使用性能的影响情况。技术实现要素：本发明是为了解决目前缺乏室内模拟集料烘干过程试验方法，无法准确模拟烘干过程中集料含水率的变化过程的问题，提供了一种路面生产环节集料烘干过程的室内模拟试验方法。本发明一种路面生产环节集料烘干过程的室内模拟试验方法是按以下步骤进行：一、获取拌和站集料堆内部的集料，按照级配进行筛分、配料，得到各档集料；测定各档集料的含水率取平均值，重复测定3～5次取均值，确定为集料堆内部的集料初始含水率ω0；二、按照标准饱水试验方法对各档集料进行饱水处理，得到完全饱水后的各档集料；三、分别在烘箱温度为110℃、130℃、150℃和170℃的条件下对完全饱水后的各档集料进行烘干，每30min测量一次含水率，试验中同档集料选取规格相同的烘干盛放器皿；四、统计不同粒径集料在不同温度时含水率的下降速度，找出受温度影响大且含水率下降速度快的集料档位，将该档位的集料确定为代表性粒径集料；五、称取代表性粒径集料的质量m0，烘箱预热至工程实际所需拌和温度；六、将代表性粒径集料的转移至烘箱内，开始室内模拟试验，每隔30min取出集料并测量质量mi(i为1、2、3…)直至质量不发生变化；将mi-m0记为△m，将max{mi-m0}记为集料中可蒸发水的质量mw，利用公式一计算出各个时间点集料的含水率ωi；公式一：七、根据步骤三得出的各时间点集料的含水率绘制集料含水率在烘箱加热条件下随烘干时间的变化曲线；八、将烘干温度代入公式二中计算该烘干温度下实际损失的含水率，结合集料初始含水率ω0，得到集料烘干后的含水率ω1；公式二：q1＝210000×ω[2270+1.93×80]+176400×(1-ω)(t2-20)；其中q1为室外间歇式搅拌设备内烘干筒的有效热量；t2为烘干温度；ω为该烘干温度下实际损失的含水率；九、将集料烘干后的含水率ω1对照集料含水率在烘箱加热条件下随烘干时间的变化曲线，得到集料在拌和工序前的含水率相应的时间点t；即为室内模拟试验与室外拌和站烘干效果相接近的烘箱加热时长。本发明的优点：本发明可通过室内烘箱加热模拟集料拌和工艺中含水率变化过程，绘制出集料含水率随时间变化的曲线，同时提出拌和站现场拌和过程水分蒸发计算方法，通过现场拌和效果计算值与室内试验结果对比，得出室内试验参数；为深入研究石料含水率对于温拌混合料的影响规律奠定基础。附图说明图1为实施例中集料含水率在烘箱加热条件下随烘干时间的变化曲线；图2为实施例中不同加热温度下集料含水率变化曲线；其中1为165℃，2为155℃；图3为实施例中0.3mm玄武岩不同温度下的含水率变化曲线；其中1为110℃，2为130℃，3为150℃，4为110℃；图4为实施例中0.6mm玄武岩不同温度下的含水率变化曲线；其中1为110℃，2为130℃，3为150℃，4为110℃；图5为实施例中2.36mm玄武岩不同温度下的含水率变化曲线；其中1为110℃，2为130℃，3为150℃，4为110℃；图6为实施例中4.75mm玄武岩不同温度下的含水率变化曲线；其中1为110℃，2为130℃，3为150℃，4为110℃；图7为实施例中集料在不同温度下单位质量集料失水量随时间变化的关系图；其中1为110℃，2为130℃，3为150℃，4为110℃；。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种路面生产环节集料烘干过程的室内模拟试验方法是按以下步骤进行：一、获取拌和站集料堆内部的集料，按照级配进行筛分、配料，得到各档集料；测定各档集料的含水率取平均值，重复测定3～5次取均值，确定为集料堆内部的集料初始含水率ω0；二、按照标准饱水试验方法对各档集料进行饱水处理，得到完全饱水后的各档集料；三、分别在烘箱温度为110℃、130℃、150℃和170℃的条件下对完全饱水后的各档集料进行烘干，每30min测量一次含水率，试验中同档集料选取规格相同的烘干盛放器皿；四、统计不同粒径集料在不同温度时含水率的下降速度，找出受温度影响大且含水率下降速度快的集料档位，将该档位的集料确定为代表性粒径集料；五、称取代表性粒径集料的质量m0，烘箱预热至工程实际所需拌和温度；六、将代表性粒径集料的转移至烘箱内，开始室内模拟试验，每隔30min取出集料并测量质量mi(i为1、2、3…)直至质量不发生变化；将mi-m0记为△m，将max{mi-m0}记为集料中可蒸发水的质量mw，利用公式一计算出各个时间点集料的含水率ωi；公式一：七、根据步骤三得出的各时间点集料的含水率绘制集料含水率在烘箱加热条件下随烘干时间的变化曲线；八、将烘干温度代入公式二中计算该烘干温度下实际损失的含水率，结合集料初始含水率ω0，得到集料烘干后的含水率ω1；公式二：q1＝210000×ω[2270+1.93×80]+176400×(1-ω)(t2-20)；其中q1为室外间歇式搅拌设备内烘干筒的有效热量；t2为烘干温度；ω为该烘干温度下实际损失的含水率；九、将集料烘干后的含水率ω1对照集料含水率在烘箱加热条件下随烘干时间的变化曲线，得到集料在拌和工序前的含水率相应的时间点t；即为室内模拟试验与室外拌和站烘干效果相接近的烘箱加热时长。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述各档集料分为粗档集料和细档集料。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述按照标准饱水试验方法对各档集料进行饱水处理；其中粗档集料(19.0～4.75)在97.3～98.7kpa真空条件下饱水0.5h，擦干表面水备用；细档集料(2.36～0.15)在常温常压条件下，进行饱水12h，通过滤纸(孔径为80～120μm)进行0.5h滤干备用。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤八中公式二是由公式三得到的；公式三：q1＝q1-1+q1-2+q1-3；其中q1-1为集料预热过程中所需热量，忽略不计；q1-2为水蒸发所需热量；q1-3为集料烘干所需热量；所述水蒸发所需热量q1-2按公式四计算：公式四：其中γ为汽化热，单位为kj/kg，取2270；c2为水蒸汽比热，单位为kj/kg.℃，取1.94；为水分经过预热过程、蒸发后的温度，取100℃；t1为水分蒸发温度，取20℃；v为烘干筒的设计生产能力，取210t/h；所述集料烘干所需热量q1-3按公式五计算：公式五：q1-3＝1000vcg(1-ω)(t2-t1)；其中v为烘干筒的设计生产能力，取210t/h；cg为石料比热，单位为kj/kg，取0.84；t2为烘干温度；ω为该烘干温度下实际损失的含水率；t1为水分蒸发温度，取20℃；结合公式三、公式四和公式五，得到：其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤八所述公式二中q1的值由q＝q1+q2计算得到；其中q为烘干筒的耗热总量；q2为热量总损失；所述热量总损失q2按公式六计算：公式六：q2＝q2-1+q2-2；其中q2-1为烘干筒筒壁散热量；q2-2为废气损失热量；所述烘干筒筒壁散热量q2-1按公式七计算：公式七：q2-1＝3600πdl(tδ-t0)h；其中tδ为筒壁温度，取250℃；t0为空气温度，取20℃；d为滚筒直径，单位为m；l为滚筒长度，单位为m；h为筒壁导热系数，单位为kj/m2.℃；其中h按公式八计算：公式八：取废气排放量为1500m3/min，比重为1.29kg/m3，所述废气损失热量q2-2按公式九计算：公式九：q2-2＝cm(t2-t0)；其中c为空气比热，取0.709kj/kg.℃；m为空气质量，单位为kg；t2为废气温度，取180℃；t0为空气温度，取20℃；取柴油为燃烧原料，密度为0.84～0.86kg/l；所述烘干筒的耗热总量q按公式十计算：公式十：q＝qm；其中q为燃烧值，取4.7×104kj/kg；m为燃烧原料质量，单位为kg；由上述公式算得q1。其它与具体实施方式一至四之一相同。通过以下实施例验证本发明的有益效果：实施例一：一种路面生产环节集料烘干过程的室内模拟试验方法是按以下步骤进行：一、获取拌和站集料堆内部的集料，按照级配进行筛分、配料，得到各档集料；测定各档集料的含水率取平均值，重复测定3～5次取均值，确定为集料堆内部的集料初始含水率ω0；集料堆内部的集料初始含水率ω0为5％～6％；二、按照标准饱水试验方法对各档集料进行饱水处理，得到完全饱水后的各档集料；粗档集料(19.0～4.75)在97.3～98.7kpa真空条件下饱水0.5h，擦干表面水备用；细档集料(2.36～0.15)在常温常压条件下，进行饱水12h，通过滤纸(孔径为80～120μm)进行0.5h滤干；三、分别在烘箱温度为110℃、130℃、150℃和170℃的条件下对完全饱水后的各档集料进行烘干，每30min测量一次含水率，试验中同档集料选取规格相同的烘干盛放器皿；四、统计不同粒径集料在不同温度时含水率的下降速度，见表2，0.3mm石料含水率下降速率较大，且受烘干温度影响最大，将0.3mm规格的集料确定为代表性粒径集料；五、称取代表性粒径集料的质量m0，烘箱预热至工程实际所需拌和温度；本实施例选取sasobit、am6505两种温拌沥青混合料为研究对象，确定sasobit温拌混合料集料拌和温度为155℃，am6505温拌沥青混合料集料拌和温度为165℃；六、将代表性粒径集料的转移至烘箱内，开始室内模拟试验，每隔30min取出集料并测量质量mi(i为1、2、3…)直至质量不发生变化；将mi-m0记为△m，将max{mi-m0}记为集料中可蒸发水的质量mw，利用公式一计算出各个时间点集料的含水率ωi；公式一：七、根据步骤三得出的各时间点集料的含水率绘制集料含水率在烘箱加热条件下随烘干时间的变化曲线；如图1所示；八、将烘干温度代入公式二中计算该烘干温度下实际损失的含水率，可得拌和楼集料含水率烘干能力(见表1)，结合集料初始含水率5～6％，得到集料烘干后的含水率ω1为1～2％；公式二：q1＝210000×ω[2270+1.93×80]+176400×(1-ω)(t2-20)；其中q1为室外间歇式搅拌设备内烘干筒的有效热量；t2为烘干温度；ω为该烘干温度下实际损失的含水率；九、将集料烘干后的含水率ω1对照集料含水率在烘箱加热条件下随烘干时间的变化曲线，可知加热1h之后的集料含水率为1.4％左右，这与上述得出与集料在拌和工序前的含水率1.0％～2.0％接近，因此可得室内试验烘箱加热时长为1h；即为室内模拟试验与室外拌和站烘干效果相接近的烘箱加热时长；步骤八所述公式二中q1的值由q＝q1+q2计算得到；其中q为烘干筒的耗热总量；q2为热量总损失；所述热量总损失q2按公式六计算：公式六：q2＝q2-1+q2-2；其中q2-1为烘干筒筒壁散热量；q2-2为废气损失热量；所述烘干筒筒壁散热量q2-1按公式七计算：公式七：q2-1＝3600πdl(tδ-t0)h；其中tδ为筒壁温度，取250℃；t0为空气温度，取20℃；d为滚筒直径，单位为m；l为滚筒长度，单位为m；h为筒壁导热系数，单位为kj/m2.℃；其中h按公式八计算：公式八：取废气排放量为1500m3/min，比重为1.29kg/m3，所述废气损失热量q2-2按公式九计算：公式九：q2-2＝cm(t2-t0)；其中c为空气比热，取0.709kj/kg.℃；m为空气质量，单位为kg；t2为废气温度，取180℃；t0为空气温度，取20℃；取柴油为燃烧原料，密度为0.84～0.86kg/l；所述烘干筒的耗热总量q按公式十计算：公式十：q＝qm；其中q为燃烧值，取4.7×104kj/kg；m为燃烧原料质量，单位为kg；由上述公式算得q1。表11000型拌和楼集料含水率烘干能力参数sasobitam6505集料温度155165集料含水率烘干能力(％)4.24.3表2不同粒径的集料在不同温度时含水率的下降速率0.075mm0.15mm0.3mm0.6mm1.18mm2.36mm4.75mm9.5mm13.2mm26.5mm110℃0.0930.0810.0720.0570.0300.0040.0010.000630.000520.00041130℃0.0910.0830.0840.0620.0350.0050.0020.00060.00060.0006150℃0.1120.1330.1080.0980.0660.0080.0030.00130.00120.0010170℃0.1390.1300.1510.0960.0530.0090.0030.00130.00140.0013图1为实施例中集料含水率在烘箱加热条件下随烘干时间的变化曲线；图2为实施例中不同加热温度下集料含水率变化曲线；图3为实施例中0.3mm玄武岩不同温度下的含水率变化曲线；图4为实施例中0.6mm玄武岩不同温度下的含水率变化曲线；图5为实施例中2.36mm玄武岩不同温度下的含水率变化曲线；图6为实施例中4.75mm玄武岩不同温度下的含水率变化曲线；图7为实施例中集料在不同温度下单位质量集料失水量随时间变化的关系图分析0.3mm集料在不同温度下水分随烘干时间变化规律，定义单位质量集料失水量(/0.5h)为指每半小时集料散失的水分质量与集料质量的比值，绘制出集料在不同温度下单位质量集料失水量随时间变化的关系图；由图可知，随着烘干温度的升高，稳定时间区域逐渐缩短，在110℃～150℃烘干温度条件下，单位质量石料失水量存在较明显的稳定时间区域，110℃在烘干1～4h之间，单位质量石料失水量保持基本稳定，170℃则不存在稳定时间区域。烘干温度较低的石料，其单位质量石料失水量存在较长稳定时间区域，说明在此烘干温度下，烘干时间对此类石料尤为重要，直接影响着石料的含水率。当前第1页12