温拌沥青混合料配合比与拌和控制

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  【摘要】:温拌沥青混合料是国际上近几年研发并正在逐步推广应用的新技术、新材料。主要是掺加表面活性剂型温拌沥青技术,表面活性剂直接投入,工艺较为简单。本文主要介绍温拌沥青原材料及其质量控制、配合比、拌和的控制分析。
  【关键词】:温拌沥青混合料;原材料;配合比;拌合;
  中图分类号:TU57文献标识码: A
  概述
  我国温拌沥青技术研究起步于2004年,主要的研究方向是掺加表面活性剂型温拌沥青技术,与相同类型热拌沥青混合料相比,在基本不改变沥青混合料材料配比和施工流程的前提下,通过添加温拌剂可使沥青混合料拌和温度可下降30℃~40℃,性能达到热拌沥青混合料的要求。特点鲜明:1、在不牺牲沥青混合料路用性能的前提下,温度损失慢,有利于节省混合料的运输、摊铺和碾压时间;2、对环境温度要求低,可延长全年施工期;3、减轻热拌过程中沥青的老化,延长沥青路面的使用寿命;4、节省燃油20%~30%,减少温室气体排放50%左右,有利于节能减排和环境保护。
  1、材料
  1.1 表面活性剂
  表面活性剂必须在密闭的容器内避光保存,使用前必须保持均匀状态,无悬浮物和沉淀物。其技术标准见表
  表面活性剂技术标准
  类型 PH值 胺值(mmg/g) 固含量(%)
  F型 7.5±1 170~230 ≥设计值
  H型 9.5±1 400~560 ≥设计值
  1.2其他材料
  温拌沥青混合料所用的沥青、粗集料、细集料、填料等应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的相关要求,并应注意以下事项:
  1)细料堆必须搭建遮雨棚,保持其干燥性。
  2)粗细集料的选择不宜选用多孔性或内部吸水性强的集料
  3)高速公路和一级公路温拌沥青混合料宜选用优质的碱性石料为原料的机制砂,其洁净程度以砂当量(适用于0~4.75mm)表示。當使用天然砂时,天然砂的用量不应超过矿料的10%,天然砂的洁净程度以小于0.075mm的含量的百分数表示。
  4)石屑应清洁、干净,不得含有泥土。
  5)填料必须采用洁净的碱性石料磨细的矿粉。
  1.3原材料的质量控制
  表面活性剂以20t为检验批,不足20t也作为一个检验批,每批检测PH值、胺值、固含量,并查验该批次的合格证和质检报告。
  沥青、集料和矿粉质量检验按《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)控制。
  2、温拌沥青混合料配合比设计
  2.1表面活性剂掺加量确定
  表面活性剂掺量一般为沥青用量的5%,最高不超过10%,在确定掺量时应符合两个要求,一是与同类型热拌沥青混合料相比,加入表面活性剂后可使沥青混合料的拌和温度及碾压温度降低30℃以上;二是加入表面活性剂的沥青混合料,其材料调整、方法相对同类型热拌沥青混合料基本不改变,且满足混合料路用性能要求。
  2.2目标配合比设计
  温拌沥青混合料采用马歇尔试验配合比设计方法进行混合料设计,温拌沥青混合料技术要求应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004规定,并具有良好的施工性能。
  2.3 生产配合比设计与验证
  对间歇式拌和机,应按规定方法取样测试各热料仓的材料级配,确定各热料仓的配合比,供拌和机控制室使用。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度,尽量使各热料仓的供料大体平衡。并取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC、OAC±0.3%等3 个沥青用量进行马歇尔试验和试拌,通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量,由此确定的最佳沥青用量与目标配合比设计的结果的差值不宜大于±0.2%。
  拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段,并取样进行马歇尔试验,同时从路上钻取芯样观察空隙率的大小,由此确定生产用的标准配合比。标准配合比的矿料合成级配中,至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm 及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值,并避免在0.3mm~0.6mm 处出现“驼峰”。对确定的标准配合比,应再次进行车辙试验和水稳定性检验。
  根据标准配合比及质量管理要求中各筛孔的允许波动范围,制订施工用的级配控制范围,用以检查温拌沥青混合料的生产质量。
  经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。但生产过程中应加强跟踪检测,严格控制进场材料的质量,如遇材料发生变化并经检测温拌沥青混合料的矿料级配、马歇尔技术指标不符要求时,应及时调整配合比,使温拌沥青混合料的质量符合要求并保持相对稳定,必要时重新进行配合比设计。
  3、温拌沥青混合料的拌和
  3.1.表面活性剂添加设备
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  表面活性剂添加设备安装示意图
  
  1)拌和缸内喷洒杆安装。为了保证活性剂顺利地喷洒在沥青上,避免与石料的直接接触,活性剂喷头方向应与沥青喷头方向相匹配。另外,喷头安装高度应该不低于沥青喷头高度。
  2)电路系统安装。通过变频器频率的变化来确定电机的转速,从而决定计量泵的流量,保证在预设的时间里喷洒量达到设计要求。
  3)信号系统安装。控制活性剂喷洒时刻和喷洒时间,通过向气阀装置提供电流开关信号,从而通过气体的压力来控制活性剂管路开关的方向(三通阀),实现活性剂的喷洒。
  4)管道系统安装。在活性剂出口阀门没有打开前,活性剂一直处于循环状态,避免气体进入液体中,使得每次喷洒的压力恒定。
  5)排气口设置。为了尽快排除混合料拌和过程中产生的水蒸气,不至于气体的冲击力影响矿料的计量,应在拌和锅上开一个40cm-50cm的排气孔,透气孔高度稍大于混合料拌和区高度,最好接近喷洒杆高度。
  6)表面活性剂流量的标定。
  3.2.混合料拌和
  拌料前应全面检查拌和楼运转情况,沥青拌和楼需优先加装表面活性剂添加的拌和楼同步计量泵。
  根据目标配合比,热料仓筛孔尺寸取热料进行热料仓配比确认设计。同时,确认拌和楼加料程序,矿粉采用后加法。拌制过程中表面活性剂宜在沥青喷洒后延时3 s开始喷入,喷入时间控制在8~12s以内,且必须保证在沥青喷洒结束之前完成活性剂的喷洒,表面活性剂喷洒扇面需与沥青喷洒扇面基本重叠。在沥青喷洒结束后延时6s添加矿粉,避免在水蒸气排出时添加矿粉,影响矿粉计量精度、减少矿粉损失和矿粉堵塞概率。
  每盘料的拌合时间宜控制在60s以上,其中干拌3s,喷洒沥青和表面活性剂控制在13s以内,然后湿拌6s后添加矿粉,在继续湿拌30s,确保拌合均匀。
  沥青拌和楼必须及时打印每盘料的沥青、集料用量和拌合温度,施工开盘头3车混合料控制温度比热拌低10~20℃,以后逐步降低到比热拌低30℃。
  3.3  温拌沥青混合料拌和质量控制
  1)混合料的矿料质量及矿料级配必须符合设计要求和《公路沥青路面施工技术规范》中的规定
  2)严格控制各种矿料和沥青用量及各种材料和沥青混合料的加热温度。
  3)沥青混合料的生产,每日应做抽提试验、马歇尔稳定度试验。矿料级配、沥青含量、马歇尔稳定度等结果的合格率不得小于90%。
  4)严格控制拌和时间,拌和后的沥青混合料应均匀一致,无花白、无粗细料分离和结团成块现象。
  3.4  温拌沥青混合料拌和安全管理与环境保护
  1)基质沥青采用沥青罐车运输至拌和现场,由专业人员佩带防毒器具导入沥青储存罐以防有害成份对人体造成伤害。
  2)拌和站操作应严格按照操作规程及用电规定进行。
  3)拌和站放料时,应先查看装料车厢及放料斗底部无人时才可进行放料。
  4)拌和现场应设有警示标牌以及防火器材。
  5)施工上沥青砼废料、土石方废料的处理,应按设计要求处理,保持工地干净卫生。施工中尽量减少对周围绿化环境的影响和破坏。
  6)施工废水要采取妥善措施处理。清洗集料机具或含有沉淀油污的操作水,采用过滤的方法或沉淀池处理,使生态环境受损减到最低。对材料的运输、堆放应注意避免扬尘等污染。
  4、结论
  温拌沥青混合料相对于热拌沥青混合料,最大的优势是节约能源和环境保护,符合国家节能减排政策。现有大量研究和工程实践证明,采用表面活性剂法的温拌沥青混合料技术可节省燃油30%左右的能源消耗,同时可减少CO2等气体的排放,减少沥青烟等有毒气体排放80%以上,极大的减少有害气体和气味对施工人员身体健康的影响,是名副其实的高节能、低排放的高新技术。
  参考文献:
  1、楚晓辉;耿燕;浅谈温拌沥青施工技术【J】;科技风;2009年19期
  2、张成功;任立忠;温拌沥青混合料应用技术探讨【J】;交通科技;2009年S2期
  3、张俊新;《温拌沥青结合料及其混合料的性能研究 》2012
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