理光喷头的优缺点分析7篇(全文)

理光喷头的优缺点分析（精选7篇）

今年来，在UV平板打印机中被大家提及最多的莫过于理光喷头了，特别是理光G5型号了，经过二年多的发展，现在的理光G5喷头已经成熟运用于UV平板打印机上面，像国内的UV平板打印机的一线品牌厂家深圳迈创的理光喷头的打印机经过2013年的封测，2014年正式上市，并经过一年多的检验和改进，进入2016年，理光G5喷头可以说是完全成熟，作为一款全新的工业级别的喷头，那么他的优点都有那些呢。

第一：理光G5喷头是一款真正的工业级别的喷头，由日本理光公司在理光G4的喷头的基础上改进研发而成，采用会封闭的不锈钢底板，使这款喷头具有防撞，防刮功能，不用再担心喷头被撞坏，被刮坏，理光5不容易受工作环境影响（有恒温和电路保温系统）。不受墨水温度粘度影响（适用于各种墨水，打印图像清晰。出墨流畅）。

第二：理光G5喷头速度更快，精度更高现在的理光喷头标配是7PL，喷头工作频率为高频振动60赫兹，相对于柯尼卡的12.8赫兹，可以说是工作效率大幅提高，而且相对于柯尼卡喷头的14PL，精工喷头的35PL，可以说是在保证速度的情况下而且大幅提高了品质，打印效果更加细腻。

第三：也是最重要的一点，大家可能平时没有太关注这点，不过今天看了这篇文章，你一定要记住，我们都知道，喷头最担心的就是什么，最担心的就是使用过一段时间后喷头出现斜喷，斜喷最后直接导致喷头报废，为什么呢，因为斜喷了的话，打印出来的画面就出现拉丝情况，也就是看起来一道一道的，直接影响产品的合格率，最后直至喷头报废，必须重新花钱买新的。

柯尼卡喷头状态图

理光喷头状态图

看上面的二幅图，是二个喷头的测试图，下面一个是理光G5的，上面一个是柯尼卡的，精工的更宽，就更不用说了，精工喷头的机器虽然便宜，后期的话拉丝也是最明显的，所以不建议购买，我们观测纵向的距离，柯尼卡的距离可以说是理光的二倍，我们试想一下，假设出现了斜喷现象，柯尼卡来说那是相当明显的，但是对于理光来说，由于纵向距离比较小，即使出现了斜喷基本上也可以忽略，就是说不影响打印效果，这个也就是理光喷头使用得更久的原因，而且理光喷头的工作电压也低于柯尼卡喷头，所以也能进一步的避免斜喷现象的出现。

第四：也是一些没有理光G5喷头机器常用的攻击点，就是说理光喷头的机器有个长长的数据线，然后说这个会断掉，然后一个几万块的喷头就报废了，真是这样吗，不是的，这个数据线等同于一般的数据钱，是经过理光公司为喷头而特制研发的，可以说是百折不断，而且还有一点，我们的喷头装在机器上面以后，这个线是直立的，不是对折，而且以后的工作也不要对折，所以简单看起来只是一个裸露的问题，所以根本就不存在数据线坏掉而整个喷头坏掉的情况。

1 静电喷雾的基本原理

静电喷雾, 就是使喷嘴具有正的或负的高压静电并使喷嘴喷出的雾滴带有和喷嘴极性相同或相异的电荷。如果离地面不远的喷嘴具有直流高压, 根据静电感应原理, 地面上的目标表面将引起和喷嘴极性相反的电荷。如果喷嘴具有负的高压, 就会使目标表面引起正电荷。并在两者之间形成静电场。由于雾滴带有和喷嘴极性相同的电荷, 会受到喷嘴同性电荷的排斥, 在目标表面异性电荷的吸引下, 雾滴受电场力推动将沿着电力线向目标运移, 电力线分布于目标的各个部位, 从而使雾滴向目标的各个位置沉积。因此, 静电喷雾的雾滴不仅能吸附到目标的正面, 而且能吸附到目标的背面和隐蔽部位。

1.1 静电作用下的液体雾化

一般认为, 液体破碎成雾滴是由于外界干扰引起液体表面不稳定而导致液体分离的。当对液体射流施加静电时, 电荷会在液体射流表面累积。对于任一给定液体, 都存在一个最大的表面电荷密度, 以致于液体表面向外展开的电力恰好和表面张力的约束力平衡。理论上, 规定雾滴电荷极限值由下式计算

式中qmax——雾滴电荷极限;

ε0——真空介电常数;

σ——液体表面张力;

r——雾滴半径。

如果雾滴荷电超过这个极限值, 会由于液体受力的不平衡而使雾滴破裂, 这就是瑞利极限。由式 (1) 可知, 对于任一给定液体, 若σ不变, 则喷头所得雾滴直径越小, 雾滴电荷极限值越小, 只要加上一个相对较小的电压, 就可使雾滴电荷电量超过极限值, 使雾滴克服表面张力而破裂。

另外, 液体充电后, 静电增加了液体表面吸附的活度, 使液体表面层分子产生显著的定向排列, 导致表面张力下降, 这也有利于雾滴破裂。同时, 同性电荷间的排斥作用产生与表面张力相反的附加内外压力差, 当雾滴获得大于瑞利极限的电荷量时, 将破坏表面张力使雾滴进一步破碎。因此, 静电场存在的另一个重要作用是使雾滴进一步减小, 同时静电荷的相互排斥作用和液体所具有的能量, 使雾滴大小更趋均匀。

1.2 雾滴充电方式

实际应用的液体充电方式分为3种, 接触充电、感应充电和电晕充电。

(1) 电晕充电。在电晕充电中, 高压电极尖端放电, 电离其周围的空气使雾滴带电, 一般尖端电极上的电压超过2万V才能获得所需电场。这种充电方式是药液雾化后在喷头外部充电, 高压绝缘性好, 可直接用于现有的普通喷头上。

(2) 感应充电。感应充电时, 雾滴形成区与电极的距离决定充电效果。液体可以接地, 药液箱不需要绝缘, 但电极必须与药液绝缘。感应充电电压较低, 只需几千伏, 适用于导电液体。

(3) 接触充电。接触充电时, 高压电极直接连到液体或金属喷头上, 这样液体和地之间形成了类似电容器的2个极板, 产生电场, 电荷在喷液上积累, 使雾滴带电。由于充电液体和地之间距离较大, 所以要求充电电压比感应充电高得多, 一般以2万V最适宜。这种充电方式绝缘比较困难。

在所有充电方式中, 接触充电法的雾滴充电最充分, 效果最佳, 感应充电次之。但在实际应用中, 这2种充电装置在高压下会出现一些问题, 如雾滴返回沿绝缘表面漏电和击穿绝缘层, 因此希望尽可能降低充电电压。

1.3 带电雾滴的运动

带电雾滴向目标运动过程中, 受到静电力、重力、空气浮力和惯性力等作用。其中, 对雾滴沉降起主要作用的是静电力F和重力G。

雾滴所受静电力包括2个方面的力。第1个是带电雾滴相互之间存在的电场力F1 (N) , 第2个是喷头电极与目标物之间的电场力F2 (N) ,

式中E1——带电雾滴相互之间的电场强度 (N/c) ;

E2——喷头电极与目标物之间的电场强度 (V/m或N/c) ;

q——雾滴的带电量, 一般很小, 为10-13级 (c) 。

由于E2>>E1, 故

对雾滴运动起决定作用的电场力是F2, 正是由于这个电场力, 使得雾滴朝目标定向移动。F1只不过是使雾滴之间造成斥力, 不致使雾滴相互碰撞而聚凝。

忽略F1, 则带电雾滴向目标物沉降过程中主要受到静电力F2和重力G。这2个力作用的结果是,

若G>>F2, 则雾滴降落在地面上的比例增大;

若F2/G>1, 则雾滴具有一定的沉降速度。

宏观世界里, 虽然静电力作用很小, 但随着带电粒子质量的减少, 较小的静电力就能对这些粒子的运动起支配作用, 表现为F2/G>1, 也就是说, 只要雾滴足够小, 静电力便可控制雾滴的运动, 使得雾滴朝目标定向移动。

2 静电喷头的设计

2.1 思路

国内研制的静电喷头, 大多采用离心式或液力式雾化原理以及接触充电方式, 存在喷雾射程有限、漏电和反向电离现象严重等问题, 影响了静电喷雾效果。针对这些问题, 有必要尝试其他雾化原理和充电方式静电喷头的研究。由带电雾滴运动及瑞利极限的分析结果可知, 相同充电电压条件下, 雾滴直径越小, 静电力对雾滴运动的支配作用越大;反之, 相同雾滴覆盖密度条件下, 雾滴直径越小, 所需充电电压越小。这一结论为静电喷头设计提供了研究思路。雾化原理与充电方式的合理结合, 有可能实现雾滴直径小和充电电压低的有机统一, 气力雾化与感应充电的结合便是一个较好的解决方案。

2.2 雾化技术原理设计

感应充电气力式喷头, 是利用高速气流和液流的相互作用使液流碎裂进而形成雾滴。其内在要求是将液流首先变成薄膜, 然后由液体各种力间的相互作用, 导致水力的不稳定性, 从而使薄膜直接或间接分裂, 产生液滴。感应充电气力式喷头, 高速气流与中心喷嘴连续射出的液流相互作用, 使药液在喷头内部雾化。这种内部雾化喷头提供了设计上的方便, 能将感应电极放在紧挨着雾滴形成区的地方, 加上适宜的低电压, 就能得到很强的感应电场, 当喷头用绝缘材料制成时, 感应电极可以完全嵌入喷头体内。如果喷头的流体力学和几何设计合适, 可以利用喷头内接近声速的气流保持感应电极完全干燥, 这样使可能沉积到电极表面的雾滴, 由于气流的作用而不会产生沉积现象, 因此可有效防止电极反向电离产生。这是该喷头区别于其他静电喷头的最大特点与特色。气力雾化可以产生直径小于50μm的雾滴, 为感应充电提供有利条件。

2.3 充电技术原理设计

在电晕充电、感应充电和接触充电3种充电方式中, 电晕充电一般尖端电极上的电压超过2万V才能获得所需电场;感应充电电压较低, 只需几千伏;接触充电要求充电电压比感应充电高得多, 一般以2万V最适宜。充电效果方面, 接触充电法的雾滴充电最充分, 效果最佳, 感应充电次之。考虑实际应用的需要, 希望尽可能降低充电电压, 以避免雾滴返回沿绝缘表面漏电和击穿绝缘层等问题。再者, 气力式雾化产生的雾滴较小, 容易实现采用较低充电电压使雾滴充电, 综合考虑选用感应充电方式。

3 静电喷头的结构原理

图1为感应充电气力式静电喷头的结构简图。主要由喷头体4、喷孔片1、环形电极2和喷嘴体3等组成。喷头体由金属材料制成, 有1个液流导管和4个向中心汇聚的多孔气流导管。工作时, 喷头体的电位为零或接近于零, 同时使液流保持这个电位。喷嘴体用绝缘材料制成, 直接组装到金属材料喷头体的气流喷管上, 在喷嘴体内嵌入环形电极, 环形电极由黄铜或其他导电材料制成, 埋在通道和成雾区附近, 用1个微型插头与外部高压静电发生器连接。工作时, 接通电源, 启动静电发生器, 环形电极充电。压缩空气沿喷头体进气口6经气道喷出, 由于气流的高速运动, 在液体喷孔附近形成真空度, 液流经进液接管5和中心喷口进入喷头成雾区。高速气流和液流分别流到喷头的轴向通道中, 在成雾区液流和高速气流相互作用, 高速气流将液流破碎成细小雾滴, 并推动它从喷头的喷孔射出。雾滴流出成雾区时, 被环形电极感应带上电荷, 离开喷头后, 在静电场的作用下向目标运行。

1.喷孔片2.环形电极3.喷嘴体4.喷头体5.进液管6.进气口

4 静电喷头主要参数选择

4.1 气体压力

选择气力雾化原理就决定了气体压力是静电喷头设计的关键参数之一。由气力式喷头的雾化机理可知, 气体压力越大, 液滴受到的外界压力越大, 液滴受力平衡越容易遭到破坏, 形成雾滴直径就越小。同时, 随着气压的增大, 气体动能、气流速度和气流一液流速度比均增大, 所得雾滴直径减小。气体压力增大, 雾流电流亦增加。因为带电雾滴所产生的电场极性和电极感应面相反, 如果带电雾流离开喷头较快, 会削弱反极性电场, 从而可以获得较高的雾流电流。考虑雾化性能, 兼顾不给气源设备提出过高要求, 设计气体压力选为0.15~0.3。MPa, 根据试验再作调整。

4.2 充电电压

雾滴表面荷电降低了液体的表面张力, 且减小了雾化阻力, 使液体更易于雾化, 同时荷电雾滴间的静电排斥作用, 使雾滴均匀分散, 不会由于雾滴的碰撞而产生聚并, 从而改善了雾化性能。较高电压作用的电极感应面, 对液体的充电效应较强, 由静电产生的雾流电流及荷质比大。因此, 选择较高充电电压对药液雾化及荷电有利。

雾流经过电极感应面时会有部分雾滴在其上逐渐沉积, 从而形成锥形液, 液滴锥顶上发射极为微小的雾滴, 该微小雾滴的电荷极性与感应电极相同, 而与雾流中的雾滴电荷相反, 随着电极感应面的电压增高, 锥形液滴发射的带电微小雾滴越来越多。充电电压增高到一定数值时, 就会使紧挨射流表面的气体开始击穿, 产生电晕现象, 电压越增大, 电晕越强。综上所述, 最大的雾流电流是在电压不十分高时产生的, 电压过高, 雾流电流强度反而降低, 使雾滴荷质比减小。根据文献研究和初步试验, 设计电压选为3 000 V。

4.3 喷孔片的喷孔直径

喷孔片和环形中极一同嵌入喷嘴体中并构成喷射雾流的通道, 喷孔直径与电极孔径的特殊位置, 使其直径大小在一定程度上影响雾滴直径的大小, 还可能影响荷电性能。考虑雾化质量、荷电性能以及避免液滴沉积到电极上, 喷孔直径和电极孔径一同设计。参考有关文献, 初步设计喷孔直径选择为Φ3.0、Φ3.4和Φ3.6, 最终喷孔直径由试验确定。

4.4 液体流量和压力

液体依靠气流运动产生的虹吸现象吸入喷头, 随着气体压力的增大而增加其流量, 在气流与液体的相互作用和充电电压作用下, 粉碎雾化形成较小尺寸的雾滴。理论上, 液体流量的增加不一定使雾滴荷质比增大, 还有可能削弱静电作用, 使雾滴直径不再减小, 甚至会增大。决定液体喷射的是液体喷孔处的真空度, 因而液体压力也可能影响喷头的雾化性能。这2个参数不确定性较大, 考虑液体流量还和喷雾效率有关, 拟以试验确定参数值。

5 尚待研究的问题

【关键词】环形交叉路口；VISSIM仿真模拟；优化改造；分析方法

目前，我国的环形交叉路口在大城市中随处可见，我们在感受它带给我们的交通风景的同时也面对着它给我们出行带来的种种困扰。在交叉路口中众多的交通冲突让我们的行动大为不便，而且时时有发生交通事故的危险。我们科研组在重点研究大连市诸多环形交叉路口特别是学苑广场交叉路口之后，借助Vissim软件对它的交通状况做了充分的分析，并提出三种新的对环形交叉路口的改进方案。

1.环形交叉路口的数据采集

本文所有的讨论将建立在以下这种研究方法之上。为准确研究环形交叉路口问题，我们着重探究了大连“学苑广场”的交通情况，并在2011年12月5日早上对上班高峰期时段的交通流情况进行视频实录。然后，我们将其中的数据导入仿真软件Vissim中进行模拟分析，这种分析方法大大避免了因传统的数学分析方法产生的与实际情况偏差较大的问题，尽量还原交通实况。同时，我们将改进方案应用到Vissim中，观察改进方案的优势程度，得出改进后交通冲突的减少率，给出具体数学值。[1]

2.环形交叉路口的现状分析

城市交叉路口设计是城市道路规划设计的重要组成部分，是一项精密、系统的工程，需要考虑多个方面的问题，如交通流特征、道路等级、道路景观、交通安全等方面。通过对大连市近15个交叉路口的多时间段观察与分析，环形交叉路口的交通优势冲突现状主要体现以下几个方面：一、大多驶入大连市环形交叉口的各种车辆可连续地单向运行，中间没有停滞，增强了交通的连续性，一定程度上减少了车辆在交叉口的延误时间；二、在环道上行车仅有分流与合流两种形式，消除了冲突点，一定程度上提高了行车的安全性；三、大连市普通环形交叉口不需要信号灯进行管理，交通方式更为简便，易于行人理解；四、环形交叉口的中心岛可进行绿化装饰，美化城市景观。

但环形交叉路口的交通冲突及缺点在我们的观察与数据分析中也很明显：

一、大连很多交叉口占地面积较大，往往导致城市现代化改建困难，且造价一般高于其他平面交叉路口[2]。

二、环形交叉路口占地面积较大也增加了车辆绕环岛行驶距离，尤其是对左转弯车辆不利，经过定时排查和计算左转车辆中有46.1%的比例会遇到冲突。

三、机动车与非机动车混行未分道，导致非机动车及行人的安全存在隐患。

四、根据我国交叉路口设计标准，规划交通量超过2700辆／小时当量汽车数的交叉路口不宜采用环形交叉口。然而近几年我国私家车数量急剧增加，许多环形交叉路口的交通量已经大大超出了这一数值。

五、环形交叉路口交通拥挤引起车速过低，带来油耗增加的问题。以“学苑广场”为例，环岛外直径130.00米，内直径90.00米，道路宽15.00米。环道内汽车左转绕行距离约210米，根据统计数据可得左转车流量为3800辆／小时。测得高峰期平均速度小于10千米／小时。汽车速度越低油耗越高，汽车低速油耗远高于正常行驶。

综上所述，环形交叉路口汽车低速行驶油耗剧增，远远高于正常行驶，特别不利于城市节能环保。

3.基于环形交叉路口安全分析的改良方案

3.1方案一：最佳半径—路宽比例方案

在市政建设中，建设者往往根据当地条件及环岛中景观需求对环岛半径及道路宽度进行建设，而没有考虑到最佳的半径—路宽比例将会给交通便利带来很多益处。在这里，我们通过不断改变环岛半径和道路宽度寻求最好的比例关系使得在不违背正常的交通习惯和规则的前提下得到交通流的最优解(效率最优解)。通过VISSIM仿真模拟，我们发现针对大连市“学苑广场”而言，若只改变环岛半径来调整半径-路宽比，则环岛半径为41m，路宽为24m时交通状况为最佳，此时半径—路宽比例为1.708，此比例可用于道路建设部门建设新的环形交叉路口或改修已有环形交叉路口时的参考数据。

3.2方案二：时流量监测—红绿灯控制系统

通过对大连数码广场等环形交叉口的观察与分析我们发现，车辆发生冲突的一个很重要的原因就是没有对车辆的行驶进行智能的、宏观的控制，而是使车辆按照自己的行驶意愿驶进交叉口内。由于交叉口内的空间有限，一时间驶进如此大量的汽车会使交通冲突数大大增加，交通事故的发生率大大提升。鉴于此，我们提出在交叉口安装实时流量监测—红绿灯控制系统。流量监测系统分布于环形交叉口入口前方的直行车道上，监测即将进入交叉口的车辆（机，非）和行人数，在系统中将这些统计量换算成为具有意义的数字量。

3.3方案三：环形交叉路口环岛入口处及出口处管理

3.3.1采取原则

公交车、大型车辆及行人安全优先原则。

基于对大连市学苑广场三叉环形交叉路口视频数据采集分析和VISSIM仿真软件数据模拟，发现环形交叉路口入口处存在诸多问题：

（1）路口周边交通吸引源集中，例如进出口处有多个公交站点,大型公交车辆停靠载客，影响环形交叉口通行能力。

（2）大量行人、非机动车渗透式过街,造成机动车延误增加,交通冲突点及安全事故增多，同时车流密集及管理不力导致行人过街困难。

3.3.2分析与建议

（1）将公交车站移至远距离处，避免乘客上下车时间延误对于路口车辆影响；同时，设置公交车专用进口车道，提高公交车在交叉口的通过率，减小在交叉口的延误。三条进环通道均设置有左转弯，不具有灵活性，大连市学苑广场B1左转进入B2是考虑到B1路口有公交车终点站，B2路口有公交车起点站，因而采取左转方式有利于缩短公交车换班时间，但设置的左转弯过道占据环岛空间，同时考虑到A1左转入A2，C1左转入C2并无B车道的公交车站这一特殊情况，建议取消A、C左转车道，以拓宽岛内环形车道。

（2）通过设立过街天桥，规范过街斑马线，设置路口行人、自行车过街信号灯以及路口范围应有明显的禁停标志改善。大连市学苑广场A道处已经设有天桥，可在B、C道设置过街信号灯。

4.由传统环形交叉路口向“冲突友好型环形交叉路口”发展

我们在调研中发现，上文中所提到的案例多为传统环形交叉口，其存在不遵循入环礼让规则，入环道路口没有增加车道以减少冲突点等诸多缺点。我们根据环形交叉路口改进方案以及对众多环形交叉口的分析，提出冲突友好型环形交叉路口概念，并希望对国家、政府的道路建设选择有所帮助。

目前，环形交叉口所遇到的问题主要在于高峰期车辆拥堵，行人过街冲突两方面[3]。通过分析改良后的环形交叉口案例，发现传统环形交叉口改建为冲突友好型环形交叉路口后，由于冲突友好型环形交叉路口的显著特点，我们将环岛半径减小，入口车道与环道所成角度接近90度，入环车辆必须偏转并减速才能进入环道，这就给驾驶者足够的时间观察周围环境和提早预知潜在的冲突，使行人通行更加安全，数据显示改建后行人与车辆交通冲突数可减少29%-42%。另外，在提供通行效率方面，虽然入环车速有所降低，但冲突友好型环形交叉路口可以增设醒目的提醒标志，如地图类型的标志和“让行”交通限制的路边标志和地面标线，使进入环岛的车辆让行环内的车辆，车辆行驶更有序，加之上文提出的改进方案，做到效率与安全一定意义上的兼顾。所以我们认为，传统环形交叉口向冲突友好型环形交叉路口的改进应该是大连市甚至全国交通建设的一个趋势。

【参考文献】

［１］任福田,杨峰等.北京市环形交叉口通行能力分析.2001.

［２］陈亮,郭凤香,陈晨.环形交叉口空间组织优化研究.2007.

1 喷头类型

1.1 扇形喷头

扇形喷头所喷出的射流在平面上形成一条线(图1),当z轴距离一定的情况下,扇形喷头的喷射夹角决定这条线的宽度,当在x.y坐标平面内左右移动时,其轨迹是由多线组成的一个平面。

1.2 旋转喷头

旋转喷头所喷出的射流在平面上形成一个圆形轨迹(图2),当z轴距离一定的情况下,旋转喷头的喷射夹角决定这个圆的直径,由于是脉冲射流,会形成一个多次旋转重叠的圆柱面(图3),当在x.y平面内左右移动时,则会形成一个个重叠的圆平面(图4)。

2 旋转喷头的工作原理

压力水从接头进入喷头,通过分水盘切向水孔进入外壳内腔,经小孔射流的压力水使腔内水流高速旋转,驱动放置在内腔中的偏心喷嘴,绕着轴线旋转,密封环垫可以减少摩擦力,最后水从喷嘴中射出,形成高压螺旋状水流。

3 喷嘴射流运动的主要参数

3.1 理论射流速度和流量

对连续射流,应用伯努利方程,忽略两点之间的高度差。

式中:p———流体中喷嘴出口截面内外两点间的压强,Mpa

v———流体该点的流速,m/s

ρ———流体密度,kg/m3

3.2 水射流打击力

应用动量定理,水射流对物体表面的打击力。

3.3 喷嘴内部的速度场

分水盘切向水孔直径,本参数将主要影响水射流的旋转速度

式中:ω———流场角速度,r/s

q———流量,m3/s

r———分水盘切向水孔半径,mm

d———外壳内壁直径,mm

4 旋转喷头的应用

与扇形定喷头相比,水射流覆盖面增大,分布更均匀,清洗效果更好,清洗效率显著提高,所以它特别适用于各类面积较大和表面污垢较难清除的场所,如汽车表面,泳池瓷砖,院子地面,广场地面和建筑物外墙等等。

5 结语

通过对小型高压水射流旋转喷头的理论分析和实践证明,相对于固定的扇形喷头,相同的清洗工况,可以减少水的用量,提高清洗的效果和效率,节约成本,从而体现出旋转喷头的优势,为广泛的推广和使用旋转喷头提供理论和实际依据。

摘要：介绍了小型自旋转喷头的工作原理和性能,论述了高压水射流清洗技术中与喷嘴相关的性能参数,根据相关公式确定各个参数的内在联系,为进一步开展旋转喷头喷射性能的试验研究提供了参考依据。

关键词：高压,小型,喷头,自旋转,脉冲水射流

参考文献

摘要：在工业生产中，机械阀门是一种常用到的机械零部件，对其日常生产具有特别重要的作用。机械阀门具有很多品种，而不同的种类又具有不同的结构形式，其驱动方式也尽不相同，在不同的领域得到不同程度的运用。当前国内对机械阀门的分类主要是按照功能、按照参数等几个不同的指标进行分类。由于机械阀门的种类众多，要使每一种都能获得科学的運用，就要对不同类型的机械阀门的优缺点有科学的认识，才能够实现其科学的利用。

关键词：机械阀门；故障；优缺点

引言

随着社会经济的不断进步，我国工业也得到了突飞猛进的发展，在工业生产中，机械阀门的得到了广泛的应用，对其本身的性能要求也逐渐提高，因此，必须要对机械阀门的优缺点有详细的分析，并对其常见的故障进行深刻分析，才能促进其更科学和有效的运用。本文仅针对几个典型的机械阀门优缺点进行了简单的分析，这是提高阀门运行效果的必要工作，以期能为机械阀门的运用提供更多可参考的依据，促进我国工业生产的持续发展

一、截止阀的优缺点分析

1、截止阀的特点分析

截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门，具有以下几个特点：

首先，截止阀的结构较为简单因此在制造和维修方面也都较为容易；其次，截止阀具有较好的密封性，在截止阀使用过程中，阀瓣与阀体之间有着良好的密封而且不会产生滑动现象，这样便能够避免密封面发生磨损，有效的延长截止阀的使用寿命；再次，截止阀启动过程较快，阀瓣运行的路程较小，但是在启动时会产生较大的矩力，所以启动和关闭都需要较长的时间；另外，受到截止阀内部流体的影响，通常其内部的通道都有较大的弧度，以来满足不同长度的流体运行，同时所需要的运行动力消耗也相对较大。

2、截止阀的优点分析

首先，使用寿命较长，这是因为截止阀在开启和关闭的过程中阀瓣与阀体的密封面的摩擦力较小；其次，具有较强的耐高温能力，因为截止阀的填料通常以石棉和石墨的混合物为主；再次，使用方便，因为开启的高度较小，因此在使用的过程中较为方便；另外，在阀瓣和阀体之间存在一个密封面，为阀瓣和阀体的维修提供了较大的便利性。

3、截止阀的缺点分析

首先，截止阀开启和停运都需要较长的时间；其次，在截止阀内部的流体方向会发生变化，导致截止阀内部的最小阻流值也较大，这无疑增加了截止阀运行的压力。

二、可调式压缩空气减压阀的优缺点分析

1、可调式压缩空气减压阀的特点分析

第一，整体控制活塞，有唇形密封，寿命长；第二，具有精确的压力调节，适用于最佳压力控制；第三，压缩空气减压阀的内部结构十分简单，而且性能安全性较高，所以其也十分耐用；第四，全流量压力表气口；第五，带防护罩的按压锁定式调节旋钮。

2、可调式压缩空气减压阀的优点分析

压缩空气减压阀采用滚动式膜片，当输入端压力波动时，减压阀膜片自动作出调整，使压力平稳的输出，保证压力稳定。在空气减压阀中使用的过滤元件如果使用的时间较长，则可以对其进行单独的维护，以此来减少对减压阀整体产生的影响，这样能够提高维护效率的同时，节约运行成本。通常情况下，压缩空气减压阀主要是把压缩空气从高压减为低压，并有过滤，稳压功能，机械式体现在上端有可以调节阀门出口压力的紧固螺钉。当入口通入0.6MPa-1MPa压缩空气时候，调节螺钉可以实现出口压力为0.15MPa-0.55MPa，并保证出口压力特性曲线稳定。

3、可调式压缩空气减压阀的缺点分析

为了防止阀后压力超压，需要在离阀出口不少于4M处安装一个减压阀，这样操作起来比较复杂，也会增加生产成本。

三、球阀的优缺点分析

1、球阀的基本涵义

球阀主要是由旋塞阀的改进而产生的，球阀的启闭件是球形的密封体，其利用球体的自由性，可以实现绕轴线进行开启和关闭。球阀的运用范围一般是实现管道的内介质流方向的改变，同时其本身对介质流量也有着很好的调节功能。

2、球阀的优点分析

第一，运转不受阻

由于球阀特殊的形体构造，使得其能够在任何环境下实现有效的运转，而且不会被卡在不同的位置上，应用范围也十分广泛。

第二，整体重量轻盈

球阀的外观简洁，结构紧凑，而且其整体的重量很轻，所以其能够在低温介质系统中发挥较好的效果。

第三，运行稳定

当球阀进行全面的开启或者关闭状态时，球体本身与阀体之间存在着隔离层，因此不会由于高速运转的介质而对密封面产生强烈的冲蚀作用。

第四，当球阀住在高温和较大的压力环境中，仍然能够保持很好的密封性。

第五，启动和关闭的时间很短，能够使试验系统获得快速的优化，而且在阀门的启动和关闭过程中，不会产生冲击。

第六，定位精确

当关闭件处在边界位置上时，能够自动实现准确的定位，防止人工操作存在误差。

第七，使用寿命长

球阀的关闭件具有很好的密封性，能够承受较大的压力，因此全封闭状态喜爱的球阀可以在地下环境中应用，而使用寿命最长可以达到30年。

3、球阀的缺点分析

由于球阀本身具有较好的密闭性，而且其密封圈的材料以聚四氟乙烯为主，在居于较多优势的同时，由于聚四氟乙烯自身特殊的物理特性，其膨胀系数较高，因此对于冷流的敏感性较高，要求阀体本身的密闭性设计必须要与之相适应，所以如果密封材料受到破坏，那么密封的可靠性就会随之受到较大影响。而且聚四氟乙烯的耐温等级较低，所以从理论上来说，使用环境一般不能超过180℃，如果超过该温度，就会加速此材料的老化。

四、安全阀的优缺点分析

1、安全阀的基本涵义

安全阀在锅炉、容器等有压设各和管道中有着十分广泛的应用，使用安全阀的过程中，当介质压力超过规定数值时，自动开启排除过剩介质压力，而当压力恢复到规定数值时能自动关闭，对管道和设备起安全保护作用。当前，在不同领域中使用的安全阀较多，其中最为广泛的是弹簧安全阀。通常情况下，安全阀有现场校验和校验台校验两种手段，在不同的校验条件下其产生的结果也不同，因此要根据实际的使用情况而采取最佳的校验手段。

2、安全阀的现场校验优点、缺点分析

现场校验的优点是校验较为方便，同时能获得回座压力值，而且结果较为准确；现场校验的缺点是必须要对系统进行反复的开关和升压，存在一定的危险性，而且不能做密封性试验。

3、安全阀的校验台校验优点、缺点分析

能够对常温下无法完成的校验工作进行较好的校验，而且能够在短时间内准确的获得安全阀开启压力的误差，提高校验结果的准确性；校验台校验的缺点是在运行温度和常温下获得的压力结果存在较大误差，而且对回座压力无法进行准确的校验。

五、结束语

随着科学科学技术的不断进步，社会经济的快速发展，我国各行各业都得到了迅猛的发展，工业方面的优异成绩更是日渐突出。而在工业生产中，机械阀门的运用具有不可或缺的作用。本文对截止阀、可调式压缩空气减压阀、球阀以及安全阀这几种机械阀门进行了简单介绍，并针对它们各自的优缺点进行了详细分析，由此可见，不同类型的机械阀门具备不同的优点和确定，在工业生产中要根据不同阀门具有的不同特性来有效运用，这是提高阀门运行效果的必要工作，也是提高阀门运行能管理的有效措施。

参考文献：

[1]王军红，杨燕.机械阀门优缺点问题探讨[J].科学与财富，2011（06）

[2]孙晓霞.阀门的操作及维护[J].中国建设信息（水工业市场），2012（11）

[3]裘叶琴.浅析阀门设计领域中的知识构成问题[J].科技创新导报，2010（22）

关键词：摇臂式喷头,仿真分析,稳流器,压力损失,ANSYS/FLOTRAN仿真模拟,台架实验

0 引言

喷头内过流部件的压力损失是评价喷头好坏的指标,这个损失越少,喷头内流道结构越好,产品质量也就越高。此压力损失值的大小反映了喷头设计和制造的水平,是评价喷头好坏的指标,应小于49kPa。通常,中压摇臂式喷头的喷管内安装有稳流器,作用原理是把能产生横向液流的空间减少,降低喷管中的紊流程度,减少水力损失,从而获得较大的喷嘴压力,达到好的喷洒效果[1]。目前,世界上的名牌喷头都是通过较好的稳流器来消除大的水流脉动和减少雷诺数,以降低紊流程度,减少水头损失。

喷头流道压力损失主要是通过反复实验和经验公式得到, 难以精确地观察装有稳流器的喷头内流场的形貌,也就无法快速与科学地根据流场参量的变化来优化稳流器结构。如果能够在实验的基础上,实现喷头内流场的数值仿真,以数字模拟实验代替实物实验,必将为低能耗摇臂式喷头快速开发提供有利手段。利用ANSYS软件当中的FLOTRAN CFD功能可进行摇臂式喷头内流场的微观化分析,能够准确方便地得到一些微观化参数,如速度场、压力场以及某个截面上参量的分析等[2]。

1 流体性质的判别

依据计算雷诺数Re的大小来确定是否应激活湍流模型。对于内流问题(如管道中的流动),当雷诺数超过2 300时,应用湍流模型进行分析[3]。Re计算公式为

undefined

式中 ρ—介质密度(kg/m3);

ν—流体速度(m/s);

μ—介质黏度(Pa·s);

Dh—水力直径(m)。

中压摇臂式喷头流量为2.5～32 m3/h[4],通过计算,无论内置何种稳流器,Re的值均>> 2 300,故应激活湍流模型。

2摇臂式喷头内流场的ANSYS/FLOTRAN仿真分析

通过对中压摇臂式喷头资料的分析,选取喷嘴直径为7mm的、安装有不同型式稳流器的PYS20型摇臂式喷头为研究对象。

2.1 喷头几何建模及网格划分

采用自底向上和自上而下相结合的方式,直接利用ANSYS的交互式方法构建摇臂式喷头流道的三维几何模型。因喷头流道为对称结构,为节省计算机资源,沿对称面切开,对1/2流场进行分析。

选取单元类型为FLUIN 142进行网格划分。在湍流模型中,因为靠近壁面区域及稳流器周边区域流体梯度的变化较大,所以在此区域进行网格的细密划分。划分网格后的模型及喷管断面结构如图1所示。

2.2 模型边界条件的施加

在分析中,流体为20℃下的液态水,可认为是定常、连续和不可压缩的流体,其性质为恒值。进口给一定的工作压力,且垂直于进口流场方向上的流体速度为0(Vx=Vz=0),在内壁上施加无滑移边界条件(即所有速度分量为0),出口给定相对压力P=0,激活标准K-ε湍流模型,密度(Density)为998.2kg/m3,动力黏度(Viscosity)为100.7×10-5kg/m·s,最后设置计算迭代次数,进行计算。

2.3 摇臂式喷头三维流场的仿真计算结果分析

在FLOTRAN中,分别对工作压力为250kPa、300 kPa、350kPa、400kPa和450kPa的4种流道结构的中压摇臂式喷头进行了仿真计算,得到收敛后的1/2喷头流道的压力等值线图及压力损失值。

图2为在350kPa工作压力下的摇臂式喷头流道压力等值线图。比较图2中的各图可看出,稳流器在摇臂式喷头中起到了减缓压力变化的作用。其中,图2(b)的弯管至喷管过渡段压力变化平缓,压降最小,说明安装筋片形稳流器的摇臂式喷头流道结构最好。

2.4 用台架实验数据验证模拟数据

使用扬程为50m、流量10m3/h的潜水泵,通径为50mm、量程为0.6～6m3/h、精度等级为1.5级的玻璃转子流量计,量程为0～0.6MPa、精度等级为1.6级的压力表,稳流器型式分别为星形、筋片形、三角形及无稳流器的7mm喷嘴直径的PYS20型喷头,以及相应的配套阀门与弯管等材料,搭建实验台进行台架实验。在工作压力分别为250kPa、300kPa、350kPa 、400kPa和450kPa的情况下,逐一测定安装有不同型式稳流器的PYS20型摇臂式喷头工作时的压力损失,并把测得的数值与模拟所得到的理论值进行对比分析,其数据如表1所示。

从表1可以看出,模拟计算所得压力的损失值与台架实验所测得压力损失值基本上吻合,相对偏差均在2.5%以下。因此,在允许一定误差的情况下,可以用模拟计算得到的喷头压力损失值代替台架实验的实测值,即可用仿真模拟近似代替实物实验。将模拟计算得到的摇臂式喷头压力损失值绘制成曲线图进行分析,如图3所示。

续表1 实测数据和模拟数据比较

图3绘出了4种流道结构的7mm喷嘴直径的摇臂式喷头压力损失曲线。从图3中可以看出,随着工作压力的增大,喷头压力损失呈增大的趋势。其中,星形稳流器喷头与筋片形稳流器喷头的压力损失值均在49kPa以下,而三角形稳流器喷头压力损失值均在60kPa以上,三角形稳流器喷头压力损失变化最快,筋片形稳流器喷头压力损失变化最平稳。另外,在相同的工作压力下,筋片形、星形、无稳流器形及三角形稳流器喷头的水力损失值是依次增大的。这说明了在这4种喷头流道结构中,星形与筋片形稳流器喷头流道结构较好,筋片形喷头流道结构为最好,三角形稳流器喷头流道结构最差。所以,当前使用的大多数喷头都采用筋片形稳流器。

3 结论

通过ANSYS / FLOTRAN仿真模拟分析,可视了摇臂式喷头内流场的形貌,并得到压力损失值。同时,进行台架实验得到压力损失实测值。比较分析可知,一定压力下,CFD模拟计算数据与台架实验数据的平均偏差均小于2.5%,说明可以用模拟仿真计算代替实物实验来研究喷头流道的水力性能。从而可以快速与科学地根据流场参量的变化来优化喷头流道的结构,将为低能耗摇臂式喷头的快速和低成本开发提供了参考依据,也为其他内流场的分析提供了理论参考。

参考文献

[1][苏]B.M.列别捷夫.喷灌机械理论和构造[M].北京:中国农业机械出版社,1981.

[2]魏青松,史玉升,董文楚.新型灌水器快速自主开发数字试验研究[J].节水灌溉,2004(2):10-14.

[3]林清宇,冯庆革.用ANSYS预测内置叶轮机的换热管内流动场[J].广西机械,2003(3):33-36.

【摘 要】为了解读半刚性路面难于推广应用的原因，本文分析了传统半刚性路面施工工艺的优缺点，得出的结论是施工工艺复杂，配套机械设备繁多，施工工艺亟待改进。

【关键词】半刚性路面；施工工艺；优缺点

[文章编号]1619-2737（2016）05-14-260

【Abstract】Understanding the reasons for the semi-rigid pavement is difficult to promote the application，the paper analyzes the advantages and disadvantages of the traditional semi-rigid pavement construction process，concluded that the construction process is complex，many ancillary equipment，construction technology needs to be improved.

【Key words】Construction technology；Advantages and disadvantages of semi-rigid pavement

1. 前言

为了克服沥青路面的高、低温性能上的不足，早在1954年就开发了以水泥-沥青复合材料作为结合料的路面，这种路面兼具刚性路面和柔性路面的优点，表现出半刚半柔性的力学特征。就世界范围来看，虽然以水泥-沥青复合材料作为胶结材料的半刚性路面性能优良，但是与以（改性）沥青作为胶结材料的柔性路面相比，应用量少之又少。

2. 半刚性路面施工工艺的优缺点

2.1 拌和法（水泥-热拌沥青混合料）半刚性路面施工工艺的优缺点。

2.1.1 这种施工工艺是在热拌沥青混合料中，掺加预先拌制好的水泥砂浆，在一定的温度下利用强制式拌和机迅速对沥青混合料进行二次拌和，然后运到施工路段进行摊铺碾压。

2.1.2 水泥-热拌沥青混合料需要三道工序制成，即水泥砂浆的拌制、热沥青混合料的拌制及水泥砂浆与热沥青混合料的拌和。与普通沥青混凝土路面施工工艺相比，增加了水泥砂浆的拌制及水泥砂浆与热沥青混合料的二次裹覆拌和。

2.1.3 这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：沥青混合料拌和站、水泥砂浆拌和机、水泥混凝土拌和站、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机、大型压路机等。此施工工艺繁多，配套机械设备复杂。

2.1.4 水泥-热拌沥青混合料半刚性路面结构中，骨架形成的形式为：“石——沥青——石”或“石——沥青+薄层水泥石——石”，沥青膜是荷载承受和传递的主要参与者，另外水泥石与沥青没有相互混合，自由沥青较多，这些都造成路面的高温时的敏感性强，降低路面的抗车辙性能。

2.1.5 这种工艺所做半刚性面层具有如下优点： （1）抗压强度及稳定度都显著提高，温度稳定系数减小；（2）抵抗变形的能力增强；（3）水稳定性及耐久性均有提高；（4）低温开裂性能有了一定改善。

2.1.6 但是这种半刚性面层存在下述问题：

（1）疲劳寿命较低，根据同济大学在惠州试验路的验证结果，这种半刚性面层到第三年时就发现网裂，裂缝率达 6.38%，而同样厚度的沥青面层的裂缝率为3.73%；

（2）温度敏感性较高，根据湖南大学的试验结果，水泥沥青混凝土和沥青混凝土 20 ℃ 的抗压强度分别为7.55 MPa和 5.49 MPa，50℃时则分别为2.08MPa和1.48MPa，两者比较不难看出，水泥沥青混凝土具有和沥青混凝土相接近的温度敏感性；

（3）施工难度较大，由于沥青混合料的高温将促进水泥砂浆中水分的蒸发和加速水泥的凝结硬化，所以除在水泥砂浆中加入缓凝剂等外加剂以外，要求各施工工序衔接紧密，严格控制施工时间，做到快拌、快铺、快压，若按正常施工时间要求较难实现。此外，高温条件下水泥砂浆中的水分有碍于沥青对集料的粘附作用，对材料的力学性能造成不良影响，路面质量较难保证。

2.2 拌和法（水泥-乳化沥青混合料）半刚性路面施工工艺的优缺点。

（1）这种施工工艺是冷拌冷铺法，其第一种方式是把水泥、矿粉和砂一起拌和形成混合料，乳化沥青和集料拌和也形成混合料，然后把两种混合料放在一起进行拌和，再经过运输、摊铺、碾压等工序形成路面；第二种方式是把水泥、砂和矿粉进行第一次拌和，再加入湿润的矿料进行第二次拌和，然后再加入乳化沥青进行第三次拌和，之后经过运输、摊铺、碾压等工序形成路面。

（2）这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：两套水泥混凝土拌和站（或一套水泥混凝土拌和站和一套沥青混合料拌和站）、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机、大型压路机等。

（3）水泥-乳化沥青混合料半刚性路面结构中，骨架形成的主要形式为： “石——沥青+薄层水泥石——石”，沥青膜是荷载承受和传递的主要参与者，路面的抗车辙性能对沥青的依赖程度大。但是在这种路面结构中水泥石与沥青相互混合，自由沥青较少，结构沥青增多。所以，与水泥-热拌沥青混合料半刚性路面相比，这种路面的高温敏感性有所降低，抗车辙性能有所提高。

2.3 综合分析国内外已有研究成果。

2.3.1 可以发现水泥-乳化沥青混凝土半刚性面层具有如下优点： （1）早期强度高，加入1%的水泥比未加水泥对乳化沥青混合料早期强度提高3.36倍；（2）高温稳定性好，加入1%的水泥比未加水泥对乳化沥青混合料高温稳定性提高1.67倍；（3）抗水剥落性能有了较大的提高；（4）耐久性能提高。

2.3.2 但是这种半刚性面层存在下述主要问题： （1） 刚度过高，乳化沥青混合料基体的回弹 模量为1240MPa ，加入3%的水泥后回弹模量达5512MPa； （2）疲劳性能差，水泥乳化沥青混凝土的疲劳寿命低于热拌沥青混凝土，在高应变水平下也低于冷拌乳化沥青混凝土，并且随水泥含量增加，疲劳寿命进一步下降。日本通过51条试验路近四年的跟踪观测表明，只有限制水泥含量不超过3%，路面疲劳开裂的可能性才能减少；河北工业大学采用水泥含量8%～10% 的水泥乳化沥青混凝土铺筑了400m试验路，到3个月龄期时，就开始有网裂出现，一年以后出现了严重的疲劳开裂。

2.4 拌和法（水泥混凝土拌和物母体中掺加柔性材料）半刚性路面施工工艺的优缺点。

2.4.1 这种施工工艺是冷拌冷铺法，它是把水泥与骨料并加适量的水拌和，形成水泥混凝土基体，然后把细料和乳化橡胶沥青加入到基体之中适当拌和，再进行摊铺、 碾压等工序而形成的半刚性面层。

2.4.2 这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：大型水泥混凝土拌和站、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机等。

2.4.3 水泥混凝土拌和物母体中掺加柔性材料半刚性路面结构中，骨架形成的主要形式为： “石——水泥石——石”，沥青膜不是荷载承受和传递的主要参与者，路面的抗车辙性能对沥青的依赖程度小。并且在这种路面结构中水泥石与沥青相互混合，自由沥青较少，结构沥青增多。所以，与水泥-热乳化沥青混合料半刚性路面相比，这种路面的高温敏感性有所降低，抗车辙性能有所提高。

2.4.4 这种半刚性面层材料具有如下优点： （1）刚度较适宜，乳化沥青水泥混凝土的弹性模量比半刚性基层的回弹模量高，而弯拉弹性模量则介于上述几种半刚性材料的弯拉弹性模量之间；（2）强度较高，乳化沥青水泥混凝土的抗压强度、抗弯拉强度和抗劈裂强度都是比较高或是最高的，其中抗弯拉强度和抗劈裂强度的提高幅度比抗压强度提高幅度更大一些，这一特点表明这种材料具有较好的路用性能，更符合路面结构受力特点，较好地解决了一般水泥材料抗压强度增长较快而抗折强度增长缓慢的矛盾；（3）感温性小，从25℃到 ～5℃范围内，乳化沥青水泥混凝土的抗弯拉强度变化速率为0.04 MPa/℃，沥青混凝土为0.28MPa/℃，乳化沥青水泥混凝土的回弹模量变化速率为30.9MPa/℃，沥青混凝土为164.9MPa/℃；（4）低温抗裂能力好，乳化沥青水泥混凝土的干缩率及温缩系数均比碾压混凝土及沥青混凝土小；（5）疲劳性能好，当应力强度比为0.6时，乳化沥青水泥混凝土的疲劳寿命已与普通水泥混凝土的疲劳寿命较为接近，但远远长于沥青混凝土；试验结果还表明，乳化沥青水泥混凝土的疲劳性能在 N≥106次以后最佳，这为减薄面层和提高路面的使用年限提供了保证，具有较高的经济效益。但根据同济大学的试验结果，乳化沥青水泥混凝土的耐磨性能优于碾压混凝土，但比普通水泥混凝土要差，这表明乳化沥青水泥混凝土的耐磨能力只能基本满足要求，仍应把进一步提高它的耐磨性能作为深入研究要解决的问题。作为一种新型的复合材料，国内外对它的研究应用尚处于起步阶段，研究成果也相对较少，缺乏对该种复合材料的长期使用性能的跟踪观测，它的长期路面使用性能还需等待实践的验证。

2.5 贯入法（水泥乳浆）半刚性路面施工工艺的优缺点。

2.5.1 这种施工工艺是将掺有适量外加剂的水泥乳浆材料，采用灌注的方式填充在具有特殊级配的沥青混合料母体骨架中，然后经过适当时间养生硬化后的混合材料便形成半刚性路面。

2.5.2 这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：沥青混合料拌和站、水泥混凝土拌和站、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机、大型压路机等。

2.5.3 在贯入法（水泥乳浆）半刚性路面结构中，骨架形成的形式为：“石——沥青——石”，沥青膜是荷载承受和传递的主要参与者，其主要承重部分是骨架空隙型的沥青碎石，另外水泥石与沥青没有完全相互混合，没有充分形成交错的空间网状结构，自由沥青较多，沥青膜也较厚，这些都造成路面的高温时的敏感性强，降低路面的抗车辙性能。

2.5.4 贯入法（水泥乳浆）半刚性路面施工时，必须保证空隙率能够大，而且还要保证空隙是相互联通的，否则不能保证所有空隙被贯满，这在施工中难度是很大的。

2.5.5 综合分析已有研究成果。

2.5.5.1 可以发现贯入法（水泥乳浆）半刚性面层具有如下优点： （1）低温抗裂性能有了较大的改善；（2）高温抗车辙性能比较好；（3）热稳定性能较好；（4）耐久性能有了明显提高，该复合材料的疲劳特性试验结果表明，这种半刚性复合材料的疲劳寿命是沥青混凝土的3.2倍。

2.5.5.2 但是贯入法（水泥乳浆）半刚性面层也存在许多不足之处： （1） 达到一定抗拉强度时的刚度过高，根据美国的试验结果，当劈裂强度达1.2MPa时，其回弹模量达4900MPa，日本的试验结果表明，当抗弯拉强度大于2.5MPa以后，回弹模量可高达上万MPa；（2）与沥青混合料基体比较，常温抗弯拉强度未有明显改善，根据同济大学的试验结果，25℃的抗弯拉强度比沥青混合料基体增加不大，15℃的劈裂强度则比基体稍低；（3）施工难度大，国内外的施工经验表明，为便于水泥浆的灌入与容纳，要求沥青混合料基体具有20%以上的剩余空隙率，施工中很难把握。

3. 小结

通过上述分析可知，传统半刚性路面施工工艺存在的问题有：

（1）施工工艺配套复杂，需要大型机械设备繁多、量大；

（2）施工技术难度大，材料用量需要精确控制，工艺衔接紧凑甚至是困难，施工中很难把握；

（3）承重骨架的主要形式为：“石——沥青——石”或“石——薄层水泥石——石” 或“石——沥青+薄层水泥石——石”，没有真正形成“石——石”形式，抗车辙性能还有提高的空间；

（4）水泥石与沥青没有完全相互混合，没有充分形成交错的空间网状结构，自由沥青较多，沥青膜也较厚，路面高温时的敏感性强，降低了路面的抗车辙性能。

综上所述，传统半刚性路面施工工艺亟待改进。

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参考文献

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