温拌沥青路面（精选7篇）
温拌沥青路面 篇1
0 引言
我国高速公路路面中, 沥青路面占了90%以上[1]。沥青混合料温拌技术起源于欧洲[2], 早在1995年就开展了研究[3]。现在已经在世界各国得到应用。本文通过对国内外研究概况进行综述, 分析目前国内研究现存的问题, 阐述将来的研究热点问题。
1 国内外研究概况
沥青混合料温拌技术已经发展了20 年, 国际国内的大量科研人员做了卓有成效的工作。
1.1 国外研究概况
沥青混合料温拌技术因为能降低温度而减少能源消耗和环境污染, 作为环保的新型技术[5], 起源于重视环保的欧洲, 2000 年第一届国际沥青路面大会报道了该技术。降黏型温拌技术、发泡型温拌技术陆续研发成功并投入应用[6]。随后因为温拌沥青混合料对环境保护的突出作用[7,8], 日本和欧洲各国开始逐步使用。2001 年用量8000t, 2002 年用量15000t, 2003 年用量30000t。2003 年表面活性温拌技术研发成功并应用。2004 年3 月, 美国召开了“沥青世界”会议, 现场演示了温拌沥青技术。2006 年3 月, 美国举办了第一届温拌沥青混合料技术工作组会议。2007年, 美国的国家沥青路面协会深入研究了温拌沥青混合料技术进行, 出版了《温拌沥青混合料-最佳的实践》、《温拌沥青混合料-公路工程承包商的经验》。
温拌技术自2007 年以来, 在全世界进入了快速发展的阶段, 大量新的工艺技术层出不穷[9]。
在国外温拌技术已经相对比较成熟, 但还需要进一步的研究。
1.2 国内研究概况
2005 年我国科研人员开始研究温拌技术[10], 仰建岗、陈志一等人介绍了不同类型温拌技术, 分析研究了美国的应用成果[11]。在北京110 国道辅道首次成功地铺筑温拌试验路[13]。2006 年, 交通运输部公路科学研究院、同济大学等全面的评估多种温拌技术, 并积极试验路应用于城市道路、公路、城市快速路[12], 完成了路用性能和节能减排等方面的研究。2007 年, 河南在郑州-石人山高速公路的具茨山隧道路面应用了温拌混合料[13], 施工产生的热气较少, 隧道内环境温度仅为40℃, 减排效果非常好。2008 年后温拌沥青混合料应用包括低温季节和高海拔地区[12]。
在全国的公路和市政行业已经高度认可了温拌技术, 已经获得了广泛的应用[14]。已经有多个省市温拌完成产品标准与地方标准编制。2009 年, 实际应用量突破了50 万吨混合料。2010 年, 突破了120 万吨。已经有多个省市把沥青路面温拌技术列为“科技示范路”、“低碳公路建设示范工程”的主要支撑技术。据不完全统计, 已经多个省市应用了100 多个项目, 全国温拌沥青混合料的路面总里程超过500km。
具体技术方面, 降黏技术的代表Sasobit温拌沥青混合料已经在重庆机场、南广、成绵等高速公路应用[13]。2000 年, 开始引入和消化硫磺沥青混合料温拌技术, 2002 年在天津的津沽公路和津榆公路应用[13]。我国科研和工程技术人员还温拌的技术结合废旧沥青混合料再生利用的技术, 不仅可以降低拌合温拌和施工温度, 减缓新沥青和旧沥青老化, 再生利用了废旧沥青混合料[15]。
裴建中、张起森、季节、肖飞鹏等科研人员[16,17]对温拌技术开展了大量科学研究, 取得了大量科研成果。
2 国内研究现存问题
我国温拌沥青混合料技术研究还处于起步阶段, 在温拌剂国产化及其最佳配比等基础研究方面的研究有待加强, 施工工艺、施工性能等实用技术许多方面需要进一步深入的研究和探索。
(1) 基础理论研究, 比如温拌沥青混合料微观结构、温拌沥青混合料性能要求与配伍原理、温拌沥青混合料强度形成机理等研究还比较缺乏。
(2) 温拌沥青混合料的耐久性、抗疲劳性能等研究还比较少, 影响了温拌沥青混合料长期使用效果的评价。
(3) 聚合物改性沥青大量消耗能源和大量排放有害气体和粉尘, 关于如何在保证聚合物改性沥青质量同时实施温拌的研究不足。
(4) 对众多种类的温拌技术和产品, 缺乏对材料与性能的综合系统对比分析和评价。
(5) 国内外对温拌沥青混合料的路用性能衰变规律、衰变机理, 以及对长期性能的评价研究上尚属于空白状态。
3 展望
随着我国科学发展观的深入贯彻以及国家对各行各业节能环保指标的日益重视, 绿色节能、低排放的温拌沥青混合料环保技术[18], 是未来的重点发展方向。
在建设“两型社会”的大背景下, 环保节能的温拌混合料施工技术具有广阔的应用前景。
4 结语
对温拌沥青混合料技术国际、国内的研究概况分别进行归纳总结。分析了目前国内沥青温拌技术研究现存的问题。温拌技术具备良好的环境效益、社会效益, 推广应用前景良好。
摘要：对国内外沥青混合料温拌技术研究概况进行综述, 分析目前国内该技术研究现存的问题, 阐述下一步需要研究的热点问题, 以期解决好技术问题, 实现更好地在国内尤其是四川地区的推广应用。由于具有良好的经济、环境和社会效益, 温拌技术推广和应用的前景良好。
关键词：沥青混合料,温拌,研究进展,展望
温拌沥青路面 篇2
1 温拌沥青路面技术
1.1 发展情况
温拌沥青混合料是一类拌和温度介于热拌沥青混合料(150～180℃)和冷拌(常温)沥青混合料之间,性能达到(或接近)热拌沥青混合料的新型沥青混合料。该混合料起源于欧洲,2000年开始铺筑试验路,并于同年在第一届国际沥青路面大会上首次报道。该路面技术发展至今虽不足10a的时间,但在节能减排、遏制全球气候变暖成为国际共识的背景下,该路面技术国际范围内得到大规模的发展。
1.2 技术种类
目前,温拌沥青混合料主要有4种:
1)沥青—矿物法(Aspha-Min)。在沥青混合料拌和过程中,采用一种合成沸石的矿物,使沥青产生连续的发泡反应,从而使混合料在较普通热沥青温度低的条件下,具有良好的可拌和性。
2)有机添加剂法。将低熔点的有机添加剂添加到混合料中,从化学角度来改变黏度—温度曲线。目前成功应用的化学添加剂有合成蜡和低分子量酯类化合物2类。各类添加剂在较低温度条件下融化,从而在其熔点以上产生的大量液体会降低沥青黏度。
3)泡沫沥青温拌法(WAM-Foam)。将软质沥青和硬质沥青的泡沫沥青在拌和的不同阶段加入到混合料中。
4)基于表面活性乳化平台的温拌技术。将含有活性剂的皂液直接加入到搅拌锅进行沥青混合料的拌和;在沥青混合料内部引入油包水的结构,润滑沥青膜,改善沥青路面的可压实性。
1.3 技术优势
大量工程实践表明,温拌沥青路面主要技术优势有以下几点。
1)施工温度比热拌低40K左右,温度下降速度减缓(只有热拌的一半),为压实赢得时间。
2)操作无烟尘,利于环境保护。
3)作业时间短,减少施工对交通的干扰。
4)拌合温度较低,不会造成老胶结料的进一步老化。
2 橡胶沥青路面温拌技术选用
鉴于表面活性乳化平台的温拌技术在上海地区得到较充分的研究,并在新市路、S4高速公路、逸仙路高架、中山南路、南北高架整治、长江隧桥等工程中得到成功应用。采用其中的DAT温拌技术,并通过了室内试验研究与试点工程应用。
3 温拌橡胶沥青混合料设计
根据国内外研究成果,本次选择了富橡胶沥青混合料ARAC-13进行混合料设计与性能试验研究。试验用料为上海地区常用辉绿岩粗集料、石灰岩细集料、石灰石矿粉。橡胶沥青材料为试验室制备,选用大车轮胎胶粉(粒径<1.18mm),掺量为18%(内比),试验结果见表1。
在温拌技术实施过程中,由于所选用的添加剂残留少,对现有热拌体系改变少,所以配合比设计结果与热拌逼近。因此,在混合料设计过程中,主要根据热拌沥青混合料设计流程,进行了ARAC-13橡胶沥青混合料级配与最佳沥青用量的确定,结果见表2。
温拌材料则是按沥青用量的1/9添加,温拌、热拌ARAC-13混合料的马歇尔体积指标、水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性等性能指标试验结果见表3。
由表3可见,温拌橡胶沥青ARAC-13混合料在较低的成型温度条件下,具有与热拌橡胶沥青混合料相近的性能,各项指标均满足技术标准要求。
4 温拌橡胶沥青路面工程实例
为推进橡胶沥青路面在上海地区的推广应用,最大限度地发挥其节能减排效果,改善沥青路面使用性能,结合浦东新区(原南汇区区域)2009年城东路改造工程,进行了温拌橡胶沥青路面试验段研究。
4.1 试验段路面结构
温拌橡胶沥青路面试验段位于城东路(沪南公路—东门大街)改建工程的非机动车道与机动车道,路幅宽15m。上面层由原设计的改性沥青SMA-13调整为温拌橡胶沥青混合料ARAC-13。其结构自上而下:4cm温拌ARAC-13+8cm普通沥青AC-25+处治后的原水泥混凝土路面。
4.2 混合料设计
按目标配合比设计结果确定的冷料进料,进行热仓筛分并取样试验。根据筛分试验结果进行级配组成设计,确定各热仓料比例与生产级配见表4。油石比为8.7%,混合料马歇尔体积指标试验结果见表5。
%
4.3 温拌橡胶沥青路面施工
2009年6月13日进行了试验段施工。施工过程中研究人员对拌和、运输、摊铺、碾压等进行了跟踪。
1)拌和。温拌沥青混合料拌和质量控制严格。过高的拌和温度,将会导致温拌技术失效而造成不必要的损失。施工过程中通过严格掌控橡胶沥青加热温度、矿料加热温度来严格控制拌和温度。橡胶沥青加热温度基本稳定在185℃,矿料加热温度控制在155～165℃,混合料出厂温度实际按135～145℃控制,较热拌橡胶沥青混合料出厂温度175～190℃,降低40～55K。矿料干拌时间设定为7s,湿拌时间为45s,温拌剂较橡胶沥青添加延时5s,尽量减少温拌剂与高温矿料的直接作用。这样,混合料拌和效果优良,出料口无烟雾现象。
2)摊铺碾压。图1为温拌ARAC-13橡胶沥青路面施工现场图片资料,摊铺温度基本控制在135～143℃,压路机能做到紧跟摊铺。其碾压工艺为:2台DD 110初压3遍(振动);1台DD 110复压2遍(振动);1台DD 110终压(静压)≥1遍。施工现场未发现废气与沥青烟雾现象。
3)工程质量检测。施工过程中对混合料进行了取样,并送至试验室进行混合料抽提试验,以确定混合料级配、油石比,结果均满足生产控制波动要求。上海市公路工程质量检测中心,对试验路段路面压实度、摆值、构造深度、渗水系数等指标试验结果如下:压实度达101%,现场空隙率为4.4%;路面构造深度0.91mm,摆值超过55BPN;现场平均渗水系数为31.5mL/min。
4.4 试验路跟踪观测
该试验段完工通车至今已有1a多时间,经过1个冬季、2个夏季的考验。因项目毗邻南汇汽车站,且沿线布有2个过境车站,路面经受了频繁重型车辆交通的作用,未发现路面车辙、推移、裂缝、泛油等损坏情况,而相邻路段为改性沥青SMA-13路面,却存在轻微的车辙推移现象。由此,温拌橡胶沥青路面性能得到初步验证。
5 结语
橡胶沥青路面作为一项处治利用废旧材料、改善道路性能的道路新技术,在国内外道路工程中已得到较广泛的应用。但受其自身黏度高、压实困难等特点制约,施工过程中往往需要采取较高的摊铺碾压温度,在消耗较多的燃料的同时,还带来较多的施工污染排放,不利于该技术在城市密集区域的大规模推广应用。研究将表面活性平台的温拌沥青路面技术与橡胶沥青混合料路面技术相结合,进行了混合料性能试验与试验路铺筑研究。实践表明温拌橡胶沥青路面技术的采用,可大幅降低橡胶沥青路面生产施工能耗与排放,且获得了良好的路用性能。这必将对推进橡胶沥青路面技术在城市人口密集区域的推广应用具有积极意义。
参考文献
温拌沥青路面 篇3
温拌沥青混合料WMA(Warm Mix Asphalt)作为近年来新兴的一项环境友好型沥青混合料技术正越来越受到道路界的重视。温拌沥青混合料技术起源于欧洲,目前国内外已付诸实施的温拌沥青混合料技术主要有4类:(1)Aspha-Min(沥青-矿物法);(2)WAM-Foam(温拌沥青混合料泡沫);(3)添加低熔点的有机添加剂从化学角度来改变粘温曲线;(4)基于乳化平台的温拌沥青混合料技术。
目前国内占主流的温拌沥青混合料技术是美国Meadwestvaco公司开发研制的基于乳化平台的温拌沥青混合料技术,利用该技术国内已实施了多条温拌沥青混合料试验路,但在长大公路隧道中采用温拌沥青混合料技术尚无相关报道。
文章重点介绍基于乳化平台的温拌沥青混合料技术的发展情况、长大公路隧道沥青路面铺装采用温拌沥青混合料技术的优势以及在台金高速公路长达7.6 km的苍岭隧道实施基于乳化平台的温拌沥青混合料试验路的情况,此外还对温拌沥青混合料与热拌沥青混合料同时在长大公路隧道进行施工时的有害气体排放和路面施工质量检测结果进行了对比分析。
1 基于乳化平台的温拌沥青混合料技术的发展
Meadwestvaco公司开发的第1代温拌沥青技术是基于表面活性剂开发的温拌技术,称为乳化平台温拌技术(Evotherm)。在混合料拌和过程中,乳化沥青(或添加剂浓缩液)内含的化学包与水在热料作用下,在混合料内部充分分散,并形成内部水膜润滑结构,在基本不改变胶结料本身的物理和化学特性的前提下,实现沥青混合料可工作温度的显著下降(下降30~60℃)。
第2代温拌技术(DAT)是在第1代乳化沥青温拌技术基础上的工艺升级。主要特点是:回避了沥青乳化供应环节,温拌化学包改由浓缩液模式与热沥青同时向拌和锅添加。由于引进拌和锅,水分减少约80%~90%,节能效果更加明显,水蒸汽等排放显著减轻。由于有效突破了沥青乳化的粘度瓶颈和乳化沥青温拌混合料的胶结料用量瓶颈,DAT可以应用到几乎所有的沥青混合料类型中。
无论是第1代乳化沥青温拌技术还是第2代直接添加剂方式,其基本原理都是在沥青混合料拌和过程中,在表面活性类添加剂和水的共同作用下,沥青内部形成水膜润滑结构。该水膜结构能够显著增加混合料的工作性,在压实前,水膜的存在将避免混合料的团聚,增加混合料的摊铺工作性,同时,水膜的隔离作用会有效减轻混合料与运输车体的沾粘;在压实过程中,在振动和轮碾的揉搓作用下,水膜润滑作用得到最大的体现,粗集料位置调整和骨架结构形成更加容易。除此以外,表面活性类化学物质与沥青抗剥落剂具有类似结构,在拌和过程中,可改善沥青与集料的粘结效力。
热拌沥青混合料的工作性取决于沥青的粘度(布氏旋转粘度),而沥青的粘度具有显著的温度相关性,温度与粘度呈对数线性关系。热拌混合料的工作温度(拌和温度和压实温度)取决于沥青的粘度。温拌混合料通过水膜的润滑作用,极大地弱化了混合料的工作温度与沥青粘度的相关性。
2 长大公路隧道采用温拌沥青混合料技术的优势
结合温拌沥青混合料技术的特点,在长大公路隧道内采用温拌沥青混合料技术主要有如下几点优势:
(1)针对长大公路隧道内相对封闭的空间,温拌沥青混合料比热拌沥青混合料释放出更少的热量和有害气体,从而保证现场施工机械顺利作业,现场施工人员的身体免受有害气体侵害。
(2)采用温拌混合料技术可以降低燃料费用。研究表明,温拌混合料与热拌沥青混合料相比可以降低30%以上的燃油费用。这对于目前我国面临的燃油紧缺、油价高涨的情况具有非常现实的意义。
(3)和传统的热拌沥青混合料相比,温拌沥青混合料可以减少废气排放,降低废气控制成本,起到保护环境的作用。
(4)温拌沥青混合料可以容许较长的运输距离,而不必担心过多的温度损失,方便了施工组织。
(5)由于采用较低的混合料生产温度,温拌混合料技术可以减少沥青的老化,从而降低沥青混合料发生疲劳开裂的可能性。
(6)温拌沥青混合料可以使用现有的热拌沥青混合料拌和楼生产,并且可以达到和热拌沥青混合料相同的性质指标要求。
3 台金高速公路苍岭隧道温拌沥青混合料试验路简介
台金高速公路苍岭隧道左右洞总长1 5110 m(左洞7 530 m,右洞7 580 m),最大埋深达673 m,地质条件复杂,施工难度大,为台金高速公路全线重点控制性工程。隧道内沥青路面铺装分2层,下层为6 cm的AC-20C,上面层为4 cm的AC-13C,原设计2层都是采用热拌沥青混合料施工,但考虑到进行沥青路面施工时隧道内的排风和照明设施都还未安装运行,在这样的条件下进行热拌沥青混合料施工,混合料释放出大量的热量和有害气体使得隧道内环境温度高、空气质量恶劣,现场施工人员和设备都受到较大的影响。考虑到温拌沥青混合料技术具有施工温度低,烟尘排放少的优势,因此项目业主决定在苍岭隧道左洞中部选择1 km作为试验路进行温拌沥青混合料施工。试验路共铺筑2层,下层为6 cm WMA-20C温拌沥青混合料,上层为4 cm WMA-13C温拌沥青混合料。以上层4 cm WMA-13C温拌沥青混合料的配合比设计和施工情况为例来具体说明温拌沥青混合料用于长隧道沥青路面施工的优势。
4 WMA-13C温拌沥青混合料配合比设计
4.1 原材料的选择
本次苍岭隧道温拌沥青试验路所采用的沥青是由镇海炼化提供的东海牌SBS改性沥青,温拌浓缩液由Mead Westvaco公司提供,施工时将SBS改性沥青和温拌浓缩液按质量比9∶1的比例同时喷入拌合锅与集料混合搅拌。温拌浓缩液的各项指标技术要求见表1。
本次苍岭隧道温拌沥青混合料试验路所采用的集料为仙居上山湖石料厂生产的玄武岩集料,矿粉采用建德三狮水泥厂生产的石灰岩矿粉。
4.2 温拌沥青混合料合成级配的设计
本次苍岭隧道温拌沥青混合料试验路上面层所采用的WMA-13C混合料的合成级配见表2。
%
4.3 温拌沥青混合料的拌制
文章采用Superpave方法对温拌沥青混合料进行配合比设计。进行室内试验时,首先将温拌沥青混合料的矿料在130℃下恒温4h以上,SBS改性沥青的温度控制在165℃,温拌浓缩液的温度控制在50℃,PH值控制在2.5~3;然后将温拌浓缩液和沥青按质量比1:9与矿料一起拌和。混合料的拌和温度控制在130~135℃,旋转压实成型温度控制在125~130℃。
由于矿料的加热温度、沥青混合料的拌和温度、成型试件的温度都低于热拌沥青混合料的温度,因此,在拌制过程中,能源的消耗、废气和粉尘的排放相对都较小。表3是2种不同类型沥青混合料在各阶段的温度对比。
4.4 最佳沥青用量的确定
利用Superpave方法确定WMA-13C的最佳沥青用量为4.9%。表4为WMA-13C在最佳沥青用量时的物理力学性能试验结果。
4.5 温拌沥青混合料WMA-13C的水稳定性能
采用48 h浸水马歇尔试验和T283试验来测试WMA-13C的水稳定性。WMA-13C 48 h浸水马歇尔试验稳定度为8.21 k N,流值为42.8 mm;标准马歇尔稳定度为9.25 k N,流值为29.8 mm,残留稳定度比为88.7%,满足技术要求(≥85%)。WMA-13C冻融循环后的劈裂强度为0.505 8 MPa,标准试件的劈裂强度为0.612 4 MPa,残留稳定度比为82.6%,满足技术要求(≥80%)。
4.6 温拌沥青混合料WMA-13C的低温抗裂性能
采用低温小梁弯曲试验(试验温度为-10℃,加载速率为1 cm/min)来测试WMA-13C的低温抗裂性。试验结果见表5。
4.7 温拌沥青混合料WMA-13C的高温稳定性
采用标准车辙试验(试验温度为,60℃试验荷载为0.7 MPa)来测试WMA-13C的高温稳定性,在最佳沥青用量下其动稳定度为4 865次/mm,满足要求(≥2 800次/mm)。
5 温拌沥青混合料和热拌沥青混合料的性能对比
从上述对温拌沥青混合料的性能试验可知,WMA-13C均满足同类型热拌沥青混合料规范要求。但为了比较温拌沥青混合料和相同类型的热拌沥青混合料之间的性能,本次温拌沥青混合料室内试验还以WMA-13C的级配和沥青用量,配制了热拌沥青混合料HMA-13C,并对其进行了相同条件下的路用性能(水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性)测试。表6是2种不同沥青混合料之间的路用性能试验对比。
从温拌沥青混合料和热拌沥青混合料性能对比来看,两者的水稳定性基本相当,低温抗裂性能和高温稳定性温拌沥青混合料略好于热拌沥青混合料。
6 温拌沥青混合料和热拌沥青混合料施工现场烟尘排放量对比
采用专用设备对苍岭隧道内温拌和热拌沥青混合料施工现场的CO、NO、NO2、SO2和苯并[α]芘等有害气体排放量进行检测。检测结果见表7。
从检测结果来看,温拌沥青混合料的有害气体排放量较热拌沥青混合料要减少50%以上,对改善长大公路隧道内沥青路面施工环境,保护现场施工人员的身体健康具有积极的意义。
7 苍岭隧道温拌沥青混合料试验路路面施工及质量检测
7.1 苍岭隧道温拌沥青混合料试验路施工
2007-12-28在苍岭隧道左洞K97+700~K98+700段落组织实施了温拌沥青混合料试验路施工,路面摊铺采用1台福格勒1800型伸缩式摊铺机,熨平板振动频率设为4.0级,振捣频率也设为4.0级,摊铺速度3 m/min。路面辗压组合见表8。
对温拌混合料的出料温度、到场温度、摊铺温度、初压温度、复压温度和终压温度进行了全程跟踪检测,检测结果见表9。
℃
7.2 温拌和热拌沥青混合料能源消耗量对比
目前沥青路面施工,拌和楼的燃油一般采用重油,对温拌沥青混合料和热拌沥青混合料生产时的重油消耗量统计分析结果表明,温拌沥青混合料与热拌沥青混合料相比单位产量可节省重油约30%。具体统计结果见表10。
7.3 苍岭隧道温拌沥青混合料试验路质量检测
2007-12-29对28日施工的苍岭隧道温拌沥青混合料试验路进行了路面取芯和渗水试验检测,检测结果见表11和表12。
温拌沥青混合料试验路压实度检测结果表明,在与热拌沥青混合料相同的摊铺设备和碾压组合的情况下,温拌沥青混合料的路面压实度能够达到规范对热拌沥青混合料的技术要求。
根据《浙江省高速公路沥青路面规范化施工与质量管理指导意见》(2007版)对沥青路面渗水系数的要求,沥青路面上面层渗水系数≤60 ml/min,温拌沥青混合料试验路渗水试验结果表明,路面渗水系数能够满足该要求。
8 结语
基于乳化平台的温拌沥青混合料(WMA)与热拌沥青混合料相比可以节省燃料约30%,减少烟尘排放50%以上。而应用于长公路隧道沥青路面施工,温拌沥青混合料所具有的热量释放少、有害气体排放少、施工环境舒适度好的优势就更加明显。作为一种低排放和低能耗的环保型沥青混合料技术,温拌沥青混合料(WMA)在国外已得到了较为广泛的应用,随着我国对环境保护日益重视,这种技术在我国具有良好的推广价值和应用前景。从目前的研究和应用实践现状来看,基于乳化平台的温拌沥青混合料(WMA)产品成熟、生产设备可靠、施工工艺可行,且路面压实度和渗水系数都能满足要求。在我国长大公路隧道沥青路面施工中大规模推广温拌沥青混合料技术无论对于改善洞内施工环境,保护现场施工技术人员身体健康,还是对于实现节能减排,创建环保节能型社会都具有重要的现实意义。
参考文献
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温拌沥青路面 篇4
辽宁省路桥建设集团湖北翻坝项目部顺利完成了湖北翻坝高速公路LM1合同段龚家坝隧道的温拌沥青路面的全幅施工任务。并确定了温拌沥青混合料非常适用于长大隧道沥青面层的施工与大修,超薄层沥青混合料磨耗层(通用方向),人口密集城区快速罩面,高海拔山区和交通不便地区,寒冷季节高等级沥青路面施工,再生料大比例用于沥青面层(通用方向),高粘度胶结料降温施工(橡胶沥青),温拌超薄罩面路面的施工。
温拌剂的主要成分为高浓度表面活性剂,性状为棕色或黄绿色液体,25℃PH值6.5～11;胺值167.5～185.6;沸点100℃;添加时需要对沥青拌和站进行设备简单改造。拌和施工过程的降温效果理想,同时不降低性能,易于摊铺和成型碾压。
2 温拌沥青混凝土配合比设计
2.1 原材料
(1)温拌添加剂(Evotherm 益路TM)。
(2)矿料为王家坪生产的石灰岩碎石以及石灰岩矿粉,机制砂采用现场加工生产的0～1.18mm、1.18～2.36mm、2.36～4.75mm三档石灰石机制砂,PO 42.5的华新牌硅酸盐水泥,沥青为武汉路翔集团生产的SBS改性沥青。
2.2 配合比
(1)生产配合比
经过沥青拌和站热料仓筛分取样确定SMA-16各仓比例如下,4#仓∶3#仓∶2#仓∶1#仓∶矿粉∶消石灰=32∶28∶11∶19∶8∶2,油石比5.7%,经过冷料带调整,该比例满足各仓供应水平,拌和站可以连续均衡生产,不产生溢料现象。
(2)配合比结果比对
温拌沥青混合料的配合比设计仍遵从《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺的三个阶段,级配要求与最佳沥青用量的确定和热拌沥青混合料一致。添加剂掺量为沥青质量的1/9。以我们项目的NP-3000型沥青拌和站为例,每拌和一盘温拌剂用量=3000kg×5.7%×1/9=19kg;调整添加设备的喷射时间为8.4s时满足添加计量要求。
温拌沥青混合料推荐采用结合旋转压实成型方法的马歇尔试验配合比设计方法,在现有条件下采用马歇尔击实方法,考虑到马歇尔击实仪击实原理的缺陷,以及室内拌和能力较弱,部分室内数据可能与现场存在差异,在进行配比验证时相应的操作温度比热拌混合料降低15℃左右,而选用降低30℃。表1是两种结构类型温拌SMA16和热拌SMA16混合料的部分指标对照。
3 拌和设备安装改造
温拌剂添加设备安装见图2。
(1)喷洒杆安装
为了保证分散剂顺利地喷洒在沥青上,避免与石料的直接接触,分散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的高度。同时要调整喷射时的角度为70°,使得温拌剂第一时间与沥青混合。
(2)电路、气路安装及添加剂标定
厂家提供了专业的添加设备及专用的控制开关电路,使温拌剂的添加、计量完全自动化、机械化,拌和时只要保证添加剂的原材料足够用即可,并且厂家有专业的技术人员为我们指导工作,使得设备安装调试生产等环节顺利进行。
(3)排气口设置
考虑气体的冲击力会影响到矿料的计量,需要在拌缸设置排气口,一般可借用观察孔。
4 温拌混合料拌和
4.1 热料仓配比、下料顺序确认及拌和顺序
根据目标配合比,取热料进行热料仓配比设计。同时,确认拌和楼加料程序。矿粉采用后加法,温拌浓缩液与沥青质量比5∶95,温拌浓缩液在沥青开始喷洒后延时3s开始喷入,喷入时间宜控制在8～10s以内,且必须保证在沥青喷洒结束之前完成浓缩液的喷洒,在沥青喷洒结束后延后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、减少矿粉损失和减少矿粉堵塞概率,室内外实践证明,后添加完全不影响温拌料的裹覆性及质量。
4.2 温拌沥青混合料的拌和
(1)单盘料拌和周期不低于60s,其中干拌3s,喷沥青和浓缩液控制在10s,然后湿拌6s添加矿粉,再继续湿拌32s,加上开关门放料时间7s,每一盘拌和周期为58s,同时必须保证温拌沥青混合料无花白料为止。否则适当调整拌和时间和拌和工艺。
(2)拌和楼控制室要逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度,施工开盘头三车混合料控制温度比热拌混合料出料温度低10～20℃,以后逐步降低到比热拌低30℃。
注意:因为环境温度较低,因此混合料出料温度有所提高,如果环境温度在10℃以上,出料温度一般在135～140℃左右。
(3)目测检查混合料搅拌的均匀性,及时分析异常现象,如混合料有无花白或离析等现象。
(4)混合料检测项目及标准同热拌沥青混合料。
5 沥青混合料的运输
考虑到环境温度较低施工,温拌料降温速度较快,因此,温拌料运输的时候运输车的保温措施一定要做好,运输车顶部除了盖油布外,另外加盖1层棉被。
运输过程中应注意以下事项:
(1)采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。
(2)拌和机向运料车放料时,汽车应前后移动,分几堆装料,以减少粗细集料的分离。
(3)沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余,摊铺机前方应有足够的运料车等候卸料。
(4)运料车应有良好的篷布覆盖设施,在前车倒料完成前,不要掀开篷布。
(5)连续摊铺过程中,运料车在摊铺机前10～30cm处停住,不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档,靠摊铺机推动前进。
6 沥青混合料的摊铺
(1)正常摊铺部分,一般不用人工整修。对于边缘和伸缩缝位置有人工(过度)凿除的部分,跨缝作业和摊铺边缘不能避免人工作业时,要求适当多预留松铺厚度。
(2)螺旋布料器内的混合料表面略高于螺旋布料器2/3为度,使熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致,避免摊铺层出现离析现象。
(3)检测松铺厚度是否符合规定,以便随时进行调整。摊铺前熨平板应预热至100℃。摊铺机熨平板必须拼接紧密,不许存有缝隙,防止卡入粒料将铺面拉出条痕。
(4)摊铺遇雨时,立即停止施工,并清除未压成型的混合料。遭受雨淋的混合料应废弃,不得卸入摊铺机摊铺。
7 沥青混合料的碾压
(1)压路机碾压组合、遍数及碾压温度范围如施工单位检测结果表(表2)所示。总体原则为紧跟、慢压,注重于胶轮的压实以及钢轮的振动压实。
说明:整个施工过程试验室全程监控;同时施工拌和过程的沥青温度在165℃以上,拌和时间由原来的干拌15s调整到14s;湿拌由50s调整到47s。温拌剂的添加时间与沥青共同加入,添加剂量为沥青的5%。
问题:由于拌和站的设备特点,想把沥青混合料出厂温度均匀稳定降低到160℃左右有些困难,并且会伴随着出现许多溢料,影响施工效率。故平时的出料温度都在165℃左右甚至更高些。
(2)根据混合料的级配类型,选择合理的压路机组合方式及碾压步骤。为保证压实度和平整度,初压应在混合料不产生推移、开裂等情况下尽量在摊铺后较高温度下进行。
(3)值得提出的是SMA改性沥青混合料的碾压,胶轮碾压对于沥青路面压实度及渗水指标有积极的作用,提倡在SMA沥青混合料复压过程中采用胶轮碾压,但需要通过现场实践得到胶轮的复压开始时机。过早上胶轮会造成提浆、粘轮等现象,造成粘结料损失;过晚上胶轮则会导致后续钢轮终压温度过低,难以消除轮迹。按照以往经验看来,建议钢轮初压振动压实(去静回振)2～3遍后,路表温度在80～100℃之间开始复压过程,此时路面结构层内部温度在110℃以上,仍然处于温拌沥青混合料的良好碾压温度范围。
8 现场试验检测结果
(1)上面层温拌沥青面层相对于常规热拌沥青的施工温度由180～190℃降低为150～160℃,降低了30℃左右,明显地降低了拌和楼的温度与烟尘。现场温度检测见图3。
(2)摊铺现场的温度、烟尘明显地降低,施工人员的感觉明显舒适。摊铺现场见图4。
(3)施工单位的试验检测结果也表明:温拌沥青面层相对于热拌沥青面层不仅施工温度明显降低,而且压实度还得到提高,渗水系数合格,构造深度合格,详见施工单位检测结果表(表2)。
9 温拌沥青混合料的优势和特点
(1)通过对龚家坝隧道的温拌沥青施工的工艺参数调整,施工方法的确定,以及现场施工环境的检测,试验数据的整理和总结。使得温拌沥青混凝土能在长隧道及特长隧道的施工中发挥极大的施工优势。
①施工中温拌超薄层施工温度比热拌低40℃左右,温度下降速度减缓为热拌的一半以下,为压实等操作赢得了时间。
②温拌超薄层施工接缝更加容易,易于分幅摊铺,保障超薄面层的有效实施。温拌混合料更适应手工操作,特别适合于集中应对摊铺前后发现的修补等下承层不均匀性问题。不管是新路还是罩面,温拌混合料超薄磨耗层还均具备一定的成本优势。
温拌隧道沥青路面无烟尘操作,将免去施工的多数通风成本,完全改变工人操作环境。
③温拌沥青混合料的抗水损坏能力较强,有效抵抗隧道的无冰冻的潮湿工况。
(2)温拌沥青技术,适合于较低的隧道路表温度的压实工况。
①适应潮湿施工作业环境,更短的作业时间,减少施工对交通的干扰。
②厂拌热再生混合料采用温拌技术要求的拌和温度较低,不会造成胶结材料的进一步老化。
③沥青以较低温度注入,新沥青老化减少,拌和过程中同样与旧沥青充分结合,再生效果更好。
④温拌再生料的拌和温度低,因此,再生料的添加比例将可以得到显著的增加,突破厂拌热再生的经济性瓶颈,降低再生面层成本,添加剂残留少,配合比设计结果与热拌相近,对现有热拌体系改变少。
⑤采用表面活性剂类添加剂,起到类似抗剥落剂作用,抗车辙能力较热拌有所提高。
10 结束语
经过对龚家坝隧道的温拌沥青混合料的拌和、摊铺、碾压、检测等过程的严格控制及对施工中的不足和经验的总结,以及施工过程中超薄层的局部修补应用,明显看出温拌沥青混合料是长隧道施工中的最佳选择。
参考文献
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[2]益路TM温拌施工技术指导书.
[3]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
[4]JTGF80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].
温拌沥青路面 篇5
1 温拌沥青混凝土路面施工技术实践
温拌沥青混凝土路面施工技术实践是一项系统性的工作, 以下以337省道南京段扩建工程先导段为实践案例, 从施工准备、确定配料比、混凝土搅拌等方面出发, 对温拌沥青混凝土路面施工技术实践进行了分析。
1.1 施工准备
施工准备的有效进行是顺利施工的重要基础和前提。在337省道南京段扩建工程先导段的温拌沥青混凝土路面施工过程中, 其面临的主要工程特点包括了施工温度较低、耗能较低、环保性能较好等众多优越性。例如在2014年的施工过程中, 在施工准备阶段施工人员初步选定了337省道南京段扩建工程先导段的K22+935~K23+310段上行线375m作为温拌沥青混合料的下面层试验段, 施工人员在进行施工准备的过程中应当注重对施工机具进行全面的检查和调整, 从而在此基础上确保沥青混凝土的施工设备处于良好的运行状态。在这之中最为重要的是拌和楼的计量装置和温拌剂添加装置以及摊铺机自动找平装置等装置。通过上述施工准备的有效进行, 337省道南京段扩建工程先导段的温拌沥青混凝土路面施工整体效率得到了有效提升。
1.2 确定配料比
确定配料比的重要性对于温拌沥青混凝土路面施工技术实践的重要性是不言而喻的。通常来说热料的配比需要施工人员全程确认其加料程序, 在此之中尤其需要注意的是矿粉必须在最后才进行添加, 同时在温拌剂加完后延后6秒以上再进行接下来的施工, 从而能够在此基础上有效避免在水汽排出时添加矿粉, 同时影响到矿粉的计量精度, 这与此同时也能减少配料中矿粉的损失并且有效减少矿粉堵塞概率。通过工程实践可以证明, 在一般的情况下施工工作人员应当严格的按照沥青与温拌剂比例为97:3来进行配料, 与此同时根据拌和楼型号来确定温拌剂的用量, 需要注意的是当掺入的温拌剂量过少会影响压实。
1.3 沥青混凝土搅拌
沥青混凝土搅拌是温拌沥青混凝土路面施工技术实践的重中之重。通常来说拌和楼准备温拌剂的搅拌设备安装和搅拌设备调试需要施工工作人员的认真进行。除此之外, 在进行沥青混凝土搅拌的过程中施工人员应当注重考虑到气体的反冲力可能会影响到配料的计量, 因此需要在拌和缸中设置排气口, 从而能够更好地消散气体。通常来说在温拌沥青混凝土路面施工技术实践过程中其排气口的直径往往处于40~50cm的范围内, 并且对外接排气管道, 而排气口的设置高度需要超过混合料拌和区高度, 最好接近喷洒杆的高度, 以便气体顺利排出。最终促进沥青混凝土搅拌效率的有效提高。
2 温拌沥青混凝土路面施工技术能耗问题
能耗问题始终是困扰着温拌沥青混凝土路面施工技术实践水平提升的重要因素。通常来说造成能耗的主要原因包括了沥青能耗问题、温度能耗问题、废气能耗问题等问题。以下从几个方面出发, 对温拌沥青混凝土路面施工技术能耗问题进行了分析。
2.1 沥青能耗问题
沥青能耗问题通常是由于其配合比导致的能耗问题, 因此其技术关键是能够在不损伤到HMA路用性能的前提下如何更好地降低沥青在较低温度下的拌和粘度。在上文中提到的337省道南京段扩建工程先导段的温拌沥青公路施工过程中, 为了更好地减少沥青能耗问题带来的影响, 施工方选择采用中石化生产的AH-70沥青来对沥青砼的配合比进行改良, 从而使得其技术指标满足工程的具体要求。最终促进了337省道南京段扩建工程先导段在2014年能够低消耗的顺利完工。
2.2 温度能耗问题
温度能耗问题对于温拌沥青混凝土路面施工技术能耗问题的重要性是不言而喻的。通常来说在其能耗中, 大约有50%~60%的能耗都是温度能耗问题造成的。根据温拌沥青混凝土路面的高温稳定性及低温抗裂性试验和其他性能验证试验如浸水马歇尔试验、T283试验、车辙试验和低温小梁试验等试验我们可以发现, 在Sup20热料的影响下其温度能耗被控制在了一个合理的范围内。并且经过了其他的室内应的体积性质指标测试, 工作人员可以更好地根据选定的生产配合比级配和沥青用量成型试件来对不同温度下其产生的能耗进行判定, 从而能够进一步的验证生产配合比设计结果下的沥青混合料水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性。最终促进温拌沥青混凝土路面施工技术能耗问题中最为棘手的温度能耗问题得到有效的缓解。
2.3 废气能耗问题
废气能耗问题是许多欧洲相关学者提出的温拌沥青混凝土路面能耗额问题。其在一个意大利佛罗伦萨的工程中进行了试验, 该试具体验测量了从拌和厂排放出的几种空气污染物如CO2, CO, NO, SO, TOC和粉尘等等。测试的结果是在生产率为140t/h、拌和温度从HMA的180℃降低至WMA的125℃~130℃的条件下, 其废弃能耗例如CO2的排放量大约会减少30%而CO则会减少10%, 与此同时NO会减少34%。除此之外, 虽然SO和其他粉尘的本身排放水平较低, 但是仍然可以发现其总的减少量达到了35%~40%。与此同时, 经过室内对4.5%、4.8%和5.0%三个不同油石比进行旋转压实试验确定的温拌沥青混合料最佳沥青比为4.8%, 这一配比也被认为是废弃能耗相对最少的一种沥青混凝土配合比, 从而能够在提升沥青混合料水稳定性的前提下有效提升温拌沥青混凝土路面施工实践效率。
3 结束语
随着我国国民经济整体水平的不断提升和公路施工技术发展速度的持续加快, 温拌沥青混凝土路面施工技术的实践与应用得到了越来越多的重视。因此公路施工人员在施工过程中应当对温拌沥青混凝土路面施工技术的内容和能耗问题有着清晰的了解, 从而能够在此基础上通过技术实践的进行促进我国公路施工整体水平的有效提升。
参考文献
[1]苏海燕.公路工程温拌沥青混凝土路面施工技术要点[J].河南建材, 2013, 06 (28) :34-36.
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[4]陈杰, 黄辉.温拌沥青混凝土路面的设计?施工及应用实例[J].商品混凝土, 2013, 05 (22) :45-49.
温拌沥青路面 篇6
热拌沥青 (沥青混合料) 是最常用的沥青路面原材料。沥青混合料的生产和摊铺技术已有130多年历史, 从手工搅拌并用耙和铲摊铺, 到计算机搅拌, 高度自动化摊铺和压实。长期以来, 沥青行业不断探索技术改进。最新的创新之一是最近几年引进的温拌沥青 (WMA) , 它可以在不牺牲路面性能的前提下降低生产和摊铺的温度。
WMA技术源于欧洲, 旨在降低温室气体排放。从那时起, 随着全球各国环保意识的增加和不断上升的能源成本, 温拌沥青逐渐得到普及。现在, 许多技术都被引入以减少混合和压实的温度, 其大量研究已在许多国家展开。WMA的优点简要总结如下:
1) 降低工厂排放的气体和烟雾。
2) 降低能源消耗和节约成本。
3) 提高可操作性和压实效率。
4) 因缩短冷却时间可快速恢复交通。
较低的生产和压实温度使WMA在开放交通前花费的硬化时间比HMA更少。这有利于快速恢复交通。
本文主要目的是评估温拌沥青混合料的工程性质, 着重于最大骨料粒径为20mm的沥青混合料面层。我们对3种具有不同级配的WMA混合料进行了测试, 并同最普通的中等级配热拌沥青混合料比较。本文用的WMA生产温度主要为30℃和50℃。
2 试验设计
2.1 材料
路面最常使用的碎石和人工砂, 分别用作试验的粗、细骨料, 同时, 本文选定了一种从石灰石中得到的矿物填充剂, 材料之间的级配和比重如表1。所用高分子改性沥青结合料性能见表2。根据测试得到的黏温关系, 充分搅拌和压实的温度被分别确定为173℃和163℃。
本文所用的WMA是国外进口, 其生产时加入了一种化学添加剂 (合成蜡) 。WMA的机理简单描述如下:此添加剂能降低沥青黏结剂黏度, 产生较低的拌合和作业温度。生产时, 添加剂通过和整块的结合料一起以3.5%的掺加量以小固体颗粒的方式直接掺入到混凝土中。进而溶解, 并同结合料一起覆盖在混凝土上, 充当黏结剂。
2.2 混合料设计
混合料的设计采用马歇尔方法, 标准敲击75次。混合料级配属连续级配, 也就是说特定范围的中等级配, 低于中等级配和高于中等级配, 分别用简单的符号M, B, A表示。此外, 集料与填料比例如表3。WMA混合料搅拌温度:143℃和123℃, 比标准的HWA混合料低30℃和50℃。设计结果总结于表4, 这表明相同级配的WMA具有相同的最佳油石比 (OAC) , 在两个生产温度下具有类似的体积特性, 同时与HWA相比, 中等级配的WMA具有较低的马歇尔稳定值。对于具有高级配 (A) , 中等级配 (M) (WMA和HMA) , 以及低级配 (B) 确定的OAC分别为5.5%, 5.4%和5.2%。
2.3 试验方法
WMA的工程性质通过一系列实验室性质相关试验同可控HMA比较并进行评估, 结果如下。
车辙试验用来评估高温下混合料的抗变形能力。轮胎以42次/min的速度来回作用在300mm×300mm×50mm的橡胶样本上。高轮胎样本接触压力为1.38MPa荷载条件。试样由滚动压实机压实, 然后在一个环境室中在规定的60℃下放置至少6h以达到温度平衡。此试验需要在60℃下进行1h, 并以最终的垂直变形作为抗车辙指标。
相同的试验设备用来评价其水稳定性。试验前, 试样需预先干燥, 在60℃下放置12h, 然后在60℃水浴1h。测试时, 样本被放置在车道上, 上面有1cm深的水, 1.38MPa的轮胎荷载在上面反复作用。试验在车轮通过1000次后结束, 剥采比是由公式 (1) 计算, 用来表示混合料的水稳定性能。
式中, SR是剥采比, %;A1和A2是两侧沿行驶方向的剥离面积, mm2, B1, B2是沿正常行驶方向的剥离面积, mm2;S为截面积, 即 (300×50) mm2。
3 试验结果和讨论
根据上述方法进行了试验。对于每一种试验, 均有3个样本。
3.1 抗车辙-车辙试验
图1显示了车辙试验的结果。结果表明, 车辙随着混合料拌合 (从143~123℃) 和压实温度 (从133~113℃) 的降低而增加。拌合温度降低到123℃时, 每种混合料的车辙深度都远大于对照混合料。显然在这种情况下, 车辙是WMA应该更加关注的。当拌合温度为143℃时, WMAA和WMAM的车辙深度比对照沥青混合料更高, 大约分别增加了90%和43%, 然而, WMAB的车辙深度略有下降。这是因为有良好的混凝土结构, 导致WMAB具有更好的抗车辙能力。
3.2 水稳定性-浸水车辙试验
浸水车辙试验结果如图2。随着拌合和压实温度的降低, WMA水稳定性明显增加。在143℃的拌合温度下, WMA A防潮性最差, 相对的WMAM和WMAB剥采比较低, 但仍远大于对照混合料。结果表明, 温拌沥青混合料抵抗水损害的能力较差。这可能是生产温度的降低使一些水分残留于混凝土中, 或由于WMA添加剂的影响。然而, 据前期研究, 本文认为, 添加一些适当的反剥落剂可缓解此问题。
4 结语
基于系统性的相关测试结果和对WMA混合料的分析, 得出以下结论:
1) 对于每种混凝土级配, WMA均不能在比正常温度低50℃的条件下生产, 这是因为试验证明与对照混合料相比WMA所有性能均显著变差。
2) 对于在比正常低30℃条件下生产的混合料, WMA A和WMAM是不可接受的, 因为它们在抗车辙、抗剥落和水稳定性能都显著下降。
3) 相对的, WMA B在比正常温度低30℃下生产是可以接受的, 这是因为其表现出的性能除水稳定性外, 同对照组相似, 或略低于对照组。因此, 在143℃下拌合是需要快速开放交通的翻修时的推荐温度。
4) 基于过去的研究经验, WMA的水稳定性可以通过加入一些反剥落剂缓解, 例如, 氢氧化钙或一些液态剂。下一步的研究是建立试验道路, 并在WMAB中加入一些反剥落剂以确保其抗水性。
摘要：温拌沥青 (WMA) 使公路路面翻修施工后, 能够快速恢复交通。论文做了与温拌沥青相关的室内试验, 如车辙试验、浸水车辙试验等, 并将3种温拌沥青混合料和传统的热拌沥青进行系统比对。研究表明, 总体来说, 温拌沥青混合料的生产温度比正常沥青混合料降低了30℃, 但同样表现出了与热拌沥青混合料相当的性质, 所以, 它被推荐用来在公路路面翻修时使用。
关键词：公路路面,温拌沥青混合料,翻修
参考文献
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[2]王志美.温拌沥青路面混合料压实特性研究[D].重庆:重庆交通大学, 2011.
温拌沥青路面 篇7
沥青混合料按照拌和、摊铺温度的不同,可以分为热拌混合料和冷拌混合料两大类,存在着各自的优缺点。传统的热拌沥青混合料在拌和、摊铺及碾压时需要较高的温度,在生产和施工的过程中,不仅要消耗大量的能源,而且还会排放出大量的废气和粉尘,影响周围的环境质量和施工人员的身体健康。同时,高温环境容易导致沥青老化,影响路面性能。另外长大隧道内通风情况差,热拌沥青混合料施工时产生的烟雾很难排出去,能见度低,对施工造成安全隐患。冷拌沥青混合料的优点是:环保,节能,混合料可存储。缺点是:路面性能差。
丹通高速公路长大隧道内的路面沥青混合料采用美德维实伟克公司生产的益路牌温拌剂,使得混合料在拌和、摊铺、碾压时温度可降低30～50℃,实践证明,温拌沥青混合料保留了传统热拌沥青混合料的良好性能,并克服了其存在的环境污染严重、能耗大、沥青存在老化等问题。利用温拌技术,节能、环保,是以后路面施工发展的方向。
为了避免长大隧道路面使用过程中火灾的危害,改性沥青生产过程中添加了APFR硅铝系列阻燃剂,作为沥青路面安全解决方案应用于隧道中。从而从源头上保证了人员生命和国家财产的安全。
2 温拌剂的性能与技术要求
2.1 温拌剂材料要求
本工程中采用的温拌添加剂益路(Evotherm DAT)属于皂液浓缩液,由美德维实伟克公司生产,该产品是黄绿色液体,沸点约为100℃,25℃密度1.03g/cm3 。
配制浓缩液的固化物(乳化剂)含量不应低于7%,PH值需进行控制,一般以2.5～4为宜。根据使用场合不同,配方会有所不同,掺加比例亦有所不同。一般拌和楼掺加比例为添加剂∶沥青=5∶95,室内试验掺加比例为添加剂∶沥青=10∶90(因为室内拌和量小,加少了粘到拌锅上后所剩无几了)。
2.2 温拌剂添加设备要求
益路浓缩液添加设备是用小型泵控制系统集成到沥青拌和站来实现的。添加温拌剂需要在拌和锅内安装喷洒杆件,通过独立系统实现与沥青的同步添加,需具备准时足量、自动添加的功能,拌和时温拌剂应在沥青开始喷洒后延时2～3s开始喷入。
(1)信号互联
将添加设备的一根信号线一头联接在沥青称的活塞开启信号线上,另一头联接在泵机组的配料计算机上。当一个信号给沥青称活塞开动喷洒沥青时,也将开启浓缩液的添加;添加数量信号由电磁流量计传输给配料计算机,通知开始注入。一旦规定数量的溶液被注入,计算机会切断泵的运行,并等待下一次信号,循环以上进程。
(2)喷洒管的连接
在间歇式拌和站,DAT添加的解决方法是将添加剂直接注入搅拌锅,溶液喷洒管管径约3cm,在拌和缸观察口附近开个直径约4cm的圆孔,将温拌添加剂的喷洒管放进去,固定在靠近沥青喷管约10cm处。泵机组的进口处用另一软管连接,放到添加剂储罐中。温拌添加剂添加示意图见图1。
(3)剂量
应为沥青用量的5%,掺加温拌剂之后,混合料的技术性能指标应符合相应的混合料的性能要求。
2.3 产品分析检测报告
2.4 益路温拌的节能减排效果
根据国家环境分析测试中心数据,生产1t温拌沥青混合料可以节省1.5kg燃油,减少4.5kg二氧化碳。温拌沥青混合料减少氮氧化物排放70%,减少沥青烟排放90%,可基本消除沥青烟和气味,改善了施工环境,减少对现场人员和居民健康危害。与热拌沥青混合料相比较的优点见国家环境测试中心检测报告结果。
2.5 益路温拌技术在隧道路面施工中的显著价值
(1)消除沥青烟雾,改善隧道内施工环境。
(2)降低温度,消除摊铺设备因隧道内过热而频繁出现故障。
(3)增加隧道内空气透明度,方便施工质量管理。
(4)适应隧道内较低温度环境,混合料容易碾压,提高隧道沥青路面质量。
(5)适应隧道内潮湿工况,提高隧道内路面抗水损坏能力。
(6)减少沥青老化,提高路面耐久性。
3 阻燃剂的性能与技术要求
3.1 FRMAX阻燃沥青产品介绍
FRMAX阻燃沥青应用技术通过在沥青中添加阻燃剂APFR、高效改性材料,使沥青不仅满足高等级公路的使用性能,同时具有良好的阻燃、抑烟效果。
3.2 FRMAX阻燃沥青性能指标
3.3 FRMAX阻燃沥青的作用机理
(1)阻隔热量机理:
阻燃剂受热分解,吸收大量的热量,打断了热量传递链并降低了可燃物表面温度。
(2)气相阻燃机理:
阻燃剂受热释放出大量不可燃气体,覆盖在可燃物表面,隔绝了可燃物与氧气的接触并稀释了可燃气体的浓度。
(3)凝固相阻燃机理:
由具有协同效应的几种阻燃剂构成的合成阻燃剂受热时在可燃物表面形成不可燃的碳化膜或玻璃状膜,隔绝氧气与可燃物的接触。
3.4 阻燃沥青的加工工艺
阻燃剂用量为沥青用量的5%,可直接加入到热改性沥青中并搅拌20min以上,掺加阻燃剂之后,沥青燃烧性能指标应符合表5的要求。其余指标应与SBS改性沥青相同。
4 配合比设计
配合比设计与热拌沥青混合料一致。
4.1 目标配合比设计
(1)矿料组成设计
材料配合比为:11.4～16mm∶8～11.4mm∶5.6～8mm∶1.18～2.36mm∶0～1.18mm=7∶47∶23∶13∶10。
(2)油石比为7.0%,木质素纤维用量为混合料总量的0.3%。
(3)试件成型温度
(4)沥青混合料的性能评价
实践证明,加入温拌剂、阻燃剂的沥青混合料各种性能符合技术规范的要求。
4.2 生产配合比设计
(1)采用5个热料仓,筛分后确定各仓比例为:
12～18mm∶9～12mm∶6～9mm∶3～6mm∶0～3mm=15∶35∶25∶2∶13∶10。
(2)按最佳油石比7.0%±0.3%制件,制件条件与目标配合比相同。
确定生产配合比最佳油石比为7%,混合料各项指标符合要求。
4.3 生产配合比验证
通过试拌试铺,确定生产配合比可行。确定了松铺系数、现场人员、机械设备组合等。
5 施工工艺
5.1 混合料拌和前检查
拌料之前需确保拌和站运转正常,浓缩液输送设备必须安装和调试到位,并且运转正常,排气口设置到位,确保矿粉延时5s以上添加,出料温度根据不同的环境温度需要进行调整。
5.2 混合料拌和过程要求
(1)温拌剂作为外加剂与沥青按质量比5∶95同步喷入拌缸,温拌剂在沥青开始喷洒后延时2～3s开始喷入,喷入时间控制在8～10s以内,且必须保证在沥青喷洒结束之前完成温拌剂的喷洒。
(2)拌和时间以混合料拌和均匀、纤维均匀分散和所有矿料颗粒全部裹覆沥青为准。集料与纤维干拌时间不少于10s,喷入沥青和温拌剂控制在13s以内,在沥青喷洒结束后延时5～6s添加矿粉,再继续湿拌30s,每盘总拌和时间不少于60s。
5.3 混合料运输、摊铺及碾压
混合料运输、摊铺及碾压与热拌沥青混合料一致。
5.4 施工温度
6 结束语
温拌阻燃沥青混合料技术是将阻燃沥青技术与温拌沥青混合料技术相结合,在隧道中的应用解决了以下问题:公路隧道火灾发生时,因沥青路面燃烧或释放有毒烟气导致的人员伤亡及财产损失;公路隧道施工时,因高温作业及沥青混合料产生大量烟雾对施工人员健康情况的影响。节能减排、保护环境是当前世界关注的热点问题,应运而生的温拌阻燃沥青技术实现了道路建设养护行业的可持续发展,必将存在着广阔的发展前景。
摘要：丹通高速公路长大隧道路面表面层沥青混合料中率先采用温拌剂和阻燃剂进行施工,有效解决了隧道施工中环保、使用过程中安全的问题,详细介绍了该项技术的应用情况。