一种石料表面性能改善系统及方法 【技术领域】。 [0002] 目前，用于公路建设的石料必须满足多项原材料性能要求。然而，由于某些石料的 单项指标不合格，导致该类石料即使其他性能指标优异也无法得到应用，进而要去更远的 区域采购完全符合要求的石料。这导致了石料价格高昂，运距增大，且造成对某些类型的 石料过度依赖和开采。不仅增加了建设成本，而且还由于过度开采而产生了环境破坏。例 如，酸性或中性石料虽然有较好的力学性能及技术特点，但是由于与浙青材料的粘附能力 较差，无法满足相应的浙青路面表面层原材料设计要求，在实际应用中会有所限制，而无法 实现公路建设"就地取材"的原则。在某些地区，能满足浙青路面使用要求的优质碱性表层 石料资源由于长期的开采，已经濒临匮乏，所以使用酸性石料是未来的一个必然发展趋势。 要使用酸性石料原则上要采取抗剥落措施使浙青与酸性石料紧密粘附。传统的抗剥落措施 是往浙青中添加抗剥落剂，如石灰，聚酰胺类聚合物等。但是传统抗剥落剂的添加工艺缺乏 针对性，主要添加到浙青中，并非直接针对石料一一浙青界面，导致抗剥落剂成分未能完全 发挥功效。因此，直接对石料的表面功能进行改性，被认为是提高浙青混合料整体性能的有 效途径和重要发展方向。无论使用酸性还是碱性石料，针对石料表面进行改性都可以全面 提高浙青混合料的整体工作性能以及表面化学性质，使石料与浙青的粘附能力达到国家规 范要求后，可将其作为高等级浙青公路表面层石料，减少改性浙青生产环节，降低成本，具 有重大的使用价值。 [0003] 除上述例子所述的对石料表面进行改性以增强其与浙青材料的粘附能力外，还 可更换其它类型的改性剂，以改善石料与其他材料的粘附能力，或者改善石料的其他性能 (如防水、抗腐蚀、抗冲击、防辐射等）。石料表面改性技术可以应用在多种场合，满足不同 需求，具有很大的发展及应用前景。 [0004] 在施工现场对石料表面进行性能改善处理时，系统运行的连续性（主要指石料输 送的连续性）至关重要。因此，为了提高石料表面改性的效率和均匀程度，同时保证石料 输送的连续性，设计一种专门用于施工现场的石料表面性能改善系统及方法就显得尤为必 要。


[0005] 本发明的目的是针对大规模施工现场的需要，提供了一种石料表面性能改善系 统，该系统能在将雾化、发泡等处理后的表面改性剂与石料进行拌合的同时，实时评估石料 表面改性效果，再根据石料表面改性效果以调节拌合温度、速度以及改性剂喷洒量等参数， 以达到在不影响石料连续输送的前提下充分改善石料表面性能的目的，满足大规模工程建 设的需要。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种上述系统的石料表面性能改善方法。
[0007] 本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0008] -种石料表面性能改善系统，包括烘干仓、储剂仓、改性仓、热风机、出料槽、石料 取样装置以及控制设备，所述改性仓为微倾单轴卧式搅拌缸，其向上倾斜的一端设有入闸 门，向下倾斜的一端设有出闸门和两个风口，底部设有取样闸门，所述改性仓内固定有一主 轴，所述主轴上分布有探测器和改性剂喷头，所述改性仓的外壁上安装有用于带动改性仓 整体转动的传动齿轮；所述烘干仓通过入闸门与改性仓相连接，所述出料槽通过出闸门与 改性仓相连接，所述热风机通过两根导风管分别与改性仓的两个风口连接，所述储剂仓用 于储存经过预处理后的表面改性剂，并通过导管与改性剂喷头相连接，所述石料取样装置 通过取样闸门与改性仓相连接；所述控制设备分别与热风机、入闸门、出闸门、取样闸门、探 测器、改性剂喷头、传动齿轮和石料取样装置连接。
[0009] 作为一种优选方案，所述石料取样装置包括卸料板、取料盆以及摄像机，所述卸料 板通过取样闸门与改性仓相连接，所述取料盆位于卸料板下方，所述摄像机设置在卸料板 与取料盆之间，并与控制设备连接。
[0010] 作为一种优选方案，所述摄像机有若干台，所述若干台摄像机以多个角度排布在 卸料板与取料盆之间。
[0011] 作为一种优选方案，所述探测器有若干个，所述若干个探测器沿主轴均匀且间隔 排布；探测器包括有温度探测器和雾滴浓度探测器。
[0012] 作为一种优选方案，所述改性剂喷头分为若干组，所述若干组改性剂喷头沿主轴 纵向均匀且间隔排布，且每组改性剂喷头具有多个沿主轴环向对称分布的改性剂喷头；改 性剂喷头包括有雾化喷头和发泡喷头。
[0013] 作为一种优选方案，所述改性仓的内壁上均勻且间隔地分布有倾斜一定角度的棱 条。
[0014] 作为一种优选方案，所述棱条的倾斜角度范围是30°?60°。
[0015] 作为一种优选方案，所述传动齿轮有若干个，所述若干个传动齿轮与改性仓的外 壁紧密贴合。
[0016] 作为一种优选方案，所述控制设备为计算机，其通过数据线分别与热风机、入闸 门、出闸门、取样闸门、探测器、改性剂喷头、传动齿轮和摄像机连接。
[0017] 本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0018] -种石料表面性能改善系统的石料表面性能改善方法，包括以下步骤：
[0019] S1、调整改性仓整体倾斜角度；
[0020] S2、设置控制设备的参数，由控制设备发送指令给热风机，使热风机将空气加热至 指定温度，并通过导风管使热气流在热风机和改性仓之间循环流动，改性仓内温度逐渐接 近并达到指定温度；
[0021] S3、由控制设备发送指令给传动齿轮，使传动齿轮同步启动，带动改性仓整体转 动；
[0022] S4、由控制设备发送指令给改性剂喷头，改性剂喷头开始喷洒表面改性剂，使经过 雾化、发泡处理的表面改性剂充满整个改性仓空间及内壁；同时探测器开始监测改性仓内 的温度和改性剂雾滴浓度参数，并实时反馈给控制设备；
[0023] S5、由控制设备发送指令给入闸门，控制入闸门打开，在烘干仓经过烘干处理的石 料经过入闸门打开的通道开始进入改性仓内；
[0024] S6、石料开始进入改性仓后经过一定时间的正向转动，控制设备发送指令给传动 齿轮使其提供反向牵引力，带动改性仓整体反向转动；经过一定时间的反向转动后，重复本 步骤；通过交替进行正向转动和反向转动，使石料被完全抛起，并使石料在被抛起和下落的 过程中与弥散在改性仓内的改性剂全方位充分接触，最终将石料和表面改性剂拌合至完全 均匀状态，且在热气流的作用下，石料表面形成完整致密的改性剂薄膜；
[0025] S7、在石料进入改性仓后，控制设备发送指令给取样闸门，控制取样闸门以小范围 打开，少量经过改性处理的石料样品通过卸料板卸入取料盆；在石料样品下卸过程中，摄像 机以全方位、多角度地瞬时拍摄石料样品的照片，并将照片传输给控制设备，通过直观视觉 或软件比对照片分析石料表面的改性剂覆盖率参数，从而评估石料表面改性效果；必要时 人工对取料盆中的石料样品进行分析，以进一步评估石料表面改性效果；
[0026] S8、根据评估得到的石料表面改性效果，若需调整参数，控制设备反馈指令给热风 机、改性剂喷头和传动齿轮，分别对气流温度、改性剂喷洒量和改性仓转动速度进行调整， 以改善石料表面改性效果，调整后返回步骤S6 ;若无需调整参数，直接进入步骤S9 ;
[0027] S9、经检测确认石料改性处理合格后，由控制设备发送指令给出闸门，控制出闸门 打开，石料经过出闸门打开的通道进入出料槽，被输送往下一道工序；
[0028] S10、在表面改性处理合格的石料经出料槽排出的同时，控制设备发送指令给入闸 门，控制入闸门打开，重复步骤S5至步骤S9,进行后续石料的表面改性处理。
[0029] 本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0030] 1、本发明的石料表面性能改善系统及方法可实现在将雾化、发泡等处理后的表面 改性剂与石料进行均匀拌合的同时，监测环境温度和改性剂雾滴浓度，即时对改性后的石 料进行取样，实时评估石料表面改性效果，再根据改性效果调整搅拌速度、温度、改性剂喷 洒量等参数，以达到在不影响石料连续输送的前提下充分改善石料表面性能的目的，满足 大规模工程建设的需要。
[0031] 2、本发明的石料表面性能改善系统中，改性仓的外壁上安装的若干个传动齿轮与 改性仓的外壁紧密贴合；工作时，传动齿轮在控制设备的指示下同步启动或制动，可控制改 性缸整体转动、停止或反转，提高改性效率，改性缸的内壁上均匀且间隔地分布有倾斜一定 角度的棱条，能在搅拌过程中将石料完全抛起，使石料在被抛起和下落的过程中与弥散在 改性仓内的改性剂全方位充分接触，达到增强改性效果与质量的目的。
[0032] 3、本发明的石料表面性能改善系统中，热风机通过两根导风管（进风导管与出风 导管）分别与改性仓的两个风口（进风口与出风口）相连接，进风口与出风口均设置在改 性仓向下倾斜的一端，经热风机加热至指定温度的热气流先充满整个改性仓，再经过热风 机的鼓动，使热气流通过导风管在热风机和改性仓之间循环流动，达到控制改性过程中环 境温度的目的；同时，热气流能加速改性剂与石料表面的粘附过程，在石料表面形成完整致 密的改性剂薄膜。
[0033] 4、本发明的石料表面性能改善系统中，改性仓内的主轴上分布有若干个探测器和 若干组改性剂喷头，且该主轴固定不动；若干组改性剂喷头沿主轴纵向均匀且间隔排布，且 每组改性剂喷头具有多个沿主轴环向对称分布的改性剂喷头，改性剂喷头包括有雾化喷头 和发泡喷头，可以对改性剂进行雾化和发泡处理，必要时还可有其他类型的喷头；经过预处 理（如加热、搅匀等）后的表面改性剂，储存在储剂仓中，再通过导管输送到主轴的改性剂 喷头上，工作时，在控制设备的指示下，向改性仓内的整个空间同步喷洒出改性剂；探测器 包括有温度探测器和雾滴浓度探测器，若干个探测器沿主轴均匀且间隔分布，可即时监测 改性仓内温度和改性剂雾滴浓度参数，并将参数反馈给控制设备，利用温度探测器和雾滴 浓度探测器获取温度和雾滴浓度参数均为现有成熟技术。
[0034] 5、本发明的石料表面性能改善系统中，烘干仓通过可开闭的入闸门与改性仓相连 接。工作时，在控制设备的指示下，入闸门可沿水平方向打开，在烘干仓经过烘干处理的石 料可经过入闸门打开的通道进入改性仓待处理。
[0035] 6、本发明的石料表面性能改善系统中，石料取样装置通过取样闸门与改性仓相连 接。工作时，在控制设备的指示下，取样闸门可沿水平方向打开，少量经过改性处理的石料 样品可通过卸料板卸入取料盆，在卸料板与取料盆之间，合理排布有若干台摄像机，在石料 样品下卸过程中，摄像机能多角度地瞬时拍摄石料样品的照片，传输给控制设备，通过直观 视觉或软件比对分析石料表面的改性剂覆盖率等参数，从而评估石料表面改性效果；必要 时还可人工对取料盆中的石料样品进行分析，以评估石料表面改性效果。
[0036] 7、本发明的石料表面性能改善系统中，根据评估得到的石料表面改性效果，控制 设备可反馈指令给热风机、改性剂喷头、传动齿轮等，分别对气流温度、改性剂喷洒量、改性 仓转动速度等进行调整，以改善石料表面改性效果。
[0037] 8、本发明的石料表面性能改善系统中，出料槽通过可开闭的出闸门与改性仓相连 接；工作时，在控制设备的指示下，出闸门可沿水平方向打开，经改性处理合格后的石料，可 经过出闸门打开的通道进入出料槽，被输送往下一道工序，为后期处理带来方便。




[0038] 图1为本发明的石料表面性能改善系统结构示意图。
[0039] 其中，1-烘干仓，2-储剂仓，3-改性仓，4-热风机，5-出料槽，6-控制设备，7-入 闸门，8-出闸门，9-风口，10-取样闸门，11-主轴，12-探测器，13-改性剂喷头，14-传动齿 轮，15-棱条，16-导管，17-导风管，18-卸料板，19-取料盆，20-摄像机。


[0040] 下面结合附图和具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在 此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
[0041] 实施例1 :
[0042] 本实施例的石料表面性能改善系统，包括烘干仓1、储剂仓2、改性仓3、热风机4、 出料槽5、石料取样装置以及控制设备6 ;所述改性仓3为微倾单轴卧式搅拌缸（倾斜角度 可调），其向上倾斜的一端设有入闸门7,向下倾斜的一端设有出闸门8和两个风口 9,底部 设有取样闸门10,所述改性仓3内固定有一主轴11，所述主轴11上分布有探测器12和改 性剂喷头13,所述改性仓3的外壁上安装有传动齿轮14,所述改性仓3的内壁上均匀且间 隔地分布有倾斜一定角度（本实施例为45度）的棱条15,其中：
[0043] 所述烘干仓1通过入闸门7与改性仓3相连接，入闸门7可沿水平方向打开，在烘 干仓1经过烘干处理的石料可经过入闸门7打开的通道进入改性仓3待处理；
[0044] 所述储剂仓2用于储存经过预处理（如加热、搅匀等）后的表面改性剂，并通过导 管16与改性剂喷头13相连接，使经过预处理后的表面改性剂可以通过导管16输送到改性 剂嗔头13上；
[0045] 所述热风机4通过两根导风管17分别与改性仓3的两个风口 9连接，两个风口 9 分别为进风口和出风口，即对应的两根导风管17分别为进风导管和出风导管，经热风机4 加热至指定温度的热气流先充满整个改性仓3,再经过热风机4的鼓动，使热气流通过导风 管17在热风机4和改性仓3之间循环流动，以控制环境温度；
[0046] 所述出料槽5通过出闸门8与改性仓3相连接，出闸门8可沿水平方向打开，经改 性处理合格后的石料，可经过出闸门8打开的通道进入出料槽5,被输送往下一道工序；
[0047] 所述石料取样装置包括包括卸料板18、取料盆19以及摄像机20,所述卸料板18 通过取样闸门10与改性仓3相连接，所述取料盆19位于卸料板18下方，所述摄像机20有 4台，4台摄像机20以四个角度排布在卸料板18与取料盆19之间；取样闸门10可沿水平 方向打开，少量经过改性处理的石料样品可通过卸料板18卸入取料盆19 ;摄像机20采用 的是高速摄像机，在石料样品下卸过程中，摄像机20以全方位、多角度地瞬时拍摄石料样 品的照片，并将照片传输给控制设备6 ;
[0048] 所述控制设备6为计算机，其通过数据线分别与热风机4、入闸门7、出闸门8、取样 闸门10、探测器12、改性剂喷头13、传动齿轮14和摄像机20连接；
[0049] 所述探测器12有若干个，沿主轴11均匀且间隔排布；探测器12包括有温度探测 器和雾滴浓度探测器，可即时监测改性仓3内温度和改性剂雾滴浓度参数；
[0050] 所述改性剂喷头13分为若干组，若干组改性剂喷头沿主轴11纵向均匀且间隔排 布，且每组具有多个沿主轴11环向对称分布的改性剂喷头；改性剂喷头13包括有雾化喷头 和发泡喷头，可以对改性剂进行雾化和发泡处理，必要时还可有其他类型的喷头；
[0051] 所述传动齿轮14有4个，4个传动齿轮14与改性仓3的外壁紧密贴合，用于带动 改性仓3整体转动；在工作时，传动齿轮14在控制设备6的指示下同步启动或制动，可控制 改性仓3整体转动、停止或反转。
[0052] 本实施例的石料表面性能改善系统的石料表面性能改善过程，包括以下步骤：
[0053] S1、调整改性仓3整体倾斜角度为5°左右；
[0054] S2、设置控制设备6的参数，由控制设备6发送指令给热风机4,使热风机4将空气 加热至50° °C，并通过导风管17使热气流在热风机4和改性仓3之间循环流动，持续约2 分钟,改性仓3内温度逐渐接近并达到50°C ;
[0055] S3、由控制设备6发送指令给4个传动齿轮14,使传动齿轮14同步启动，带动改性 仓3整体转动，持续约5秒；
[0056] S4、由控制设备6发送指令给改性剂喷头13,改性剂喷头13开始喷洒表面改性剂 (喷洒速率约为石料进入改性仓速率的〇. 1%，即每分钟3kg)，使经过雾化、发泡处理的表 面改性剂充满整个改性仓3空间及内壁；同时探测器12开始监测改性仓3内的温度和改性 剂雾滴浓度参数，并实时反馈给控制设备6 ;
[0057] S5、由控制设备6发送指令给入闸门7,控制入闸门7打开，在烘干仓1经过烘干处 理的石料经过入闸门7打开的通道开始进入改性仓3内，速率控制在每分钟进料3?5吨；
[0058] S6、石料开始进入改性仓3后经过10秒的正向转动，控制设备6发送指令给传动 齿轮14使其提供反向牵引力，带动改性仓3整体反向转动；经过10秒的反向转动后，重复 本步骤；通过交替进行3次正向转动和反向转动，使石料被完全抛起，并使石料在被抛起和 下落的过程中与弥散在改性仓3内的改性剂全方位充分接触，最终将石料和表面改性剂拌 合至完全均匀状态，且在热气流的作用下，石料表面形成完整致密的改性剂薄膜；
[0059] S7、在石料进入改性仓3后，控制设备6发送指令给取样闸门10,控制取样闸门10 以小范围打开约4秒，少量经过改性处理的石料样品通过卸料板18卸入取料盆19 ;在石料 样品下卸过程中，4台摄像机20以全方位、多角度地瞬时拍摄石料样品的照片，并将照片传 输给控制设备6,通过直观视觉或软件比对照片分析石料表面的改性剂覆盖率参数，从而评 估石料表面改性效果；必要时还可人工对取料盆19中的石料样品进行分析，以进一步评估 石料表面改性效果；
[0060] S8、根据评估得到的石料表面改性效果，若需调整参数，控制设备6反馈指令给热 风机4、改性剂喷头13和传动齿轮14,分别对气流温度、改性剂喷洒量和改性仓转动速度 进行调整，以改善石料表面改性效果，调整后返回步骤S6 ;若无需调整参数，直接进入步骤 S9 ；
[0061] S9、经检测确认石料改性处理合格后，由控制设备6发送指令给出闸门8,控制出 闸门8打开，石料经过出闸门8打开的通道进入出料槽5,被输送往下一道工序；
[0062] S10、在表面改性处理合格的石料经出料槽5排出的同时，控制设备6发送指令给 入闸门7,控制入闸门7打开，重复步骤S5至步骤S9,进行后续石料的表面改性处理。
[0063] 综上所述，本发明的石料表面性能改善系统及方法可实现在将雾化、发泡等处理 后的表面改性剂与石料进行均匀拌合的同时，监测环境温度和改性剂雾滴浓度，即时对改 性后的石料进行取样，实时评估石料表面改性效果，再根据改性效果调整搅拌速度、温度、 改性剂喷洒量等参数，以达到在不影响石料连续输送的前提下充分改善石料表面性能的目 的，满足大规模工程建设的需要。
[〇〇64] 以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于 此，例如棱条的倾斜角度可以为30°、60°等，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明专 利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属 于本发明专利的保护范围。