泡沫混合液系统（共7篇）
泡沫混合液系统 篇1
常用的泡沫比例混合装置有压力式泡沫比例混合装置和平衡式泡沫比例混合装置、环泵式比例混合器、管线式比例混合器4种形式,其中环泵式比例混合器和管线式比例混合器属于负压式比例混合器,其流量较小,应用范围窄,笔者不作详细讨论。
目前研制的一种新的将传统的计量泵开发为计量注入式的泡沫比例混合装置,能实现在一定压力下精准的混合比。但由于其组成复杂,造价高,在压力变化时,混合比也跟着变化,混合比变化范围大,混合比并不精准,在工程上的推广应用也受到限制。
笔者通过对泡沫比例混合装置的研究分析,提出了改进泡沫灭火系统中储存与比例混合装置技术的重大突破性思路,设计出交替式泡沫储存与比例混合装置。交替式泡沫储存与比例混合装置集压力式泡沫比例混合装置系统和平衡式泡沫比例混合装置系统的优点于一身,解决系统使用受限的问题,这一设计思想在实际应用中具有超前和不可替代性。
1 传统和计量注入式泡沫比例混合装置的组成、工作原理及存在问题
1.1 压力式泡沫比例混合装置
(1)装置组成。
压力式泡沫比例混合装置一般由罐体、胶囊、比例混合器、进水管路、出液管、排水阀、排污阀、安全阀、压力表等组成。每个管路均安装有阀门、进水管线上装有压力表,胶囊装在罐体内,胶囊内腔和罐腔是各自独立的,胶囊内腔装泡沫液。
(2)工作原理。
压力式泡沫比例混合装置工作原理为:当压力水从进水口流入储罐时,97%(或94%)的水由干管射出,3%(或6%)的水由进水支管进入储罐与胶囊的夹层,挤压胶囊置换出等量的泡沫液,经泡沫液出液管送到比例混合器处与水混合,形成3%(或6%)的泡沫混合液,泡沫混合液流经空气泡沫产生器、泡沫枪(炮)喷出泡沫,实施灭火工作。
采用这种储罐组成的灭火系统,混合比相当稳定、准确可靠,可提供高质量的泡沫混合液。表1为2011年10月的检验数据。
通过试验数据可以看出,混合比随压力、流量变化不大,测得的混合比的最大偏差仅为0.08%,远远低于标准所规定的最大允许偏差0.9%。由此证明,采用等压置换技术进行泡沫灭火剂和水的混合,混合后混合比相当稳定、准确、可靠,可为系统提供高质量的泡沫混合液,从而保证灭火的可靠性、成功性。
(3)存在问题。
一是每一装置中所灌装的泡沫液一定,用完以后需要重新灌装,不适合用于大中型灭火系统,特别是石油化工企业、大型油库、机场、码头及海上钻井平台等重要的泡沫灭火工程。例如,2010年7月16日大连输油管道爆炸,85 t灭火剂被空运至大连支援油管爆炸灭火,证明泡沫扑灭油火的不可替代性。同时,由于泡沫消防车所承载的泡沫液有限,一次需调用几百辆消防车,还需要跨省调用,影响及时灭火。二是泡沫罐规格多,不便于生产和维护。
综上所述,能够使压力式泡沫比例混合装置持续供给泡沫液并且规格单一已成为一个亟待解决的问题。
1.2 平衡式泡沫比例混合装置
(1)装置组成。
平衡式泡沫比例混合装置主要由常压泡沫液储罐、平衡阀、泄压/持压阀、安全阀、泡沫比例混合器、泡沫液泵(齿轮泵)、电气系统、公共底座及管道附件等构成。
(2)工作原理。
平衡式泡沫比例混合装置工作原理为:工作时泡沫液泵将泡沫液加压后送入平衡阀,平衡阀根据消防主管线水的压力和流量变化调节注入比例混合器中泡沫液的流量和压力,比例混合器的混合比是稳定的,当消防主管线水的压力和流量变化时,平衡阀均能动态调节注入混合器的泡沫液量,从而保证装置在运行过程中源源不断地配制出较为精确混合比的泡沫混合液,使泡沫灭火设备有效地灭火作业。
采用这种平衡式泡沫比例混合装置的灭火系统,在一定压力和流量下混合比相当稳定;在一定压力、不同流量下,混合比会随着流量增大而变小。表2为2011年11月测得的检验数据。
从表2可看出,在一定流量、不同压力下,测得的混合比的最大偏差仅为0.06%,混合比远远低于标准所规定的最大允许偏差0.9%;在一定压力、不同流量下,测得的混合比的最大偏差达0.50%,混合比变化也较大。
平衡式泡沫比例混合装置的主要优点:通过平衡阀动态调节进入泡沫比例混合器的泡沫量,保证其在一定流量下精确的混合比;泄压/持压阀泄压回流,能保证装置额定工作压力的稳定;适用于目前任何泡沫灭火剂;泡沫液罐是常压储罐,在灭火过程中可以随时向储罐内添加泡沫液;可采用自动/手动切换控制,操作简单可靠。
适合用于大中型泡沫灭火系统,特别是石油化工企业、大型油库、机场、码头及海上钻井平台等重要场所。
装置的缺点:系统管路复杂、必须配备单独的测量与控制设备;采用的齿轮泵造价高、维护成本高;不适宜小型灭火场所;对电源有依赖性,有可能在火场无法工作。
1.3 计量注入式泡沫比例混合装置
(1)组成。
计量注入式泡沫比例混合装置由变频器、变频电机、齿轮泵、流量传感器、压力传感器,管路连接、管件、触摸屏数字化处理器和PLC开关模拟量输入输出、控制模块等组成。
(2)工作原理。
采用齿轮泵作为泡沫泵,齿轮泵的流量计算见式(1)。
Q=2qZnην (1)
式中:Z为齿数;n为转数,r/min;ην为容积效率;q为两齿之间坑的容积。
式(1)中的各项参数,齿数Z、容积效率ην、两齿之间坑的容积q都是在设计或制造过程中定型的参数,是固定量。只有转速是可调节变量,转速高,则流量大,转速小,则流量相应减少。电机和泵是分体式安装,通过联轴器联接,由可调速电机进行相配,因而泡沫泵的流量就是一个可调节量。将此方法应用于泡沫比例混合系统中,在主水管的管路上安装有流量变送器和压力变送器,采集现行主管线消防水流量的数据信号,并转换为电信号,输入到中央工控机和可视化操作界面,根据泡沫液的混合比参数计算泡沫液的流量,将信号经PLC和变频器对调速电机完成调速功能。在泡沫液管路中安装流量传感器和压力变送器监测并反馈给中央工控机,随时进行泡沫液流量参数修正,保证精确的泡沫液混合比,同时也将泡沫液混合比数字化处理,显示于触摸屏界面。
表3为2011年11月测得的试验数据。
从表3可以看出,计量注入式泡沫比例混合装置随着压力的增大,流量增大,流量变化压力也变化,且混合比会随着压力增大而增大,混合比变化较大,达0.3%。
该装置的优点:一是计量注入式泡沫比例混合装置采用液晶显示屏,触摸屏式操作,数字显示功能,并具有自动比例系数曲线图和各项相关参数的可视化数字显示,实现了泡沫灭火系统的智能化控制,即根据用户的需求,在现场调节各种混合比;二是泡沫液罐是常压储罐,在灭火过程中可以随时向储罐内添加泡沫液。
装置的缺点:它的组成复杂、必须配备单独的测量与控制设备;齿轮泵造价高;维护成本高;用户购买时,只能根据设备所设定的比例选择泡沫液,不得更换;在压力变化时,混合比也跟着变化,而且混合比变化范围大,混合比不够精准。
2 解决对策
基于对压力式泡沫比例混合装置、平衡式泡沫比例混合装置和计量注入式泡沫比例混合装置存在缺陷的认识,笔者经反复研究试验认为,压力式泡沫比例混合装置混合比相当稳定、准确可靠,可提供高质量的泡沫混合液。为克服压力式泡沫比例混合装置不能持续供给泡沫液的难题,设计出交替式泡沫储存与比例混合装置。其设计核心为:利用压力式泡沫比例混合装置原理,借助管路及电磁阀等相关部件将两个压力式泡沫比例混合装置组合在一起,依靠加液泵从常压罐分别给压力式泡沫比例混合装置加装泡沫液,依靠控制器控制相关阀体和加液泵,使两个压力式泡沫比例混合装置在灭火时交替工作,持续供给泡沫液,解决泡沫系统在扑灭甲(液化烃除外)、乙、丙类液体火灾,特别是扑救油库、炼油厂、化工厂、油田、油码头、油轮、飞机库、机场库、机场及燃油锅炉房等场所的火灾时,难以持续供给泡沫液的问题。
3 新装置介绍
(1)装置的组成。
交替式泡沫储存与比例混合装置由两个泡沫储罐及其胶囊(分别叫储罐A和储罐B)、进水管路、出液管、排污阀、安全阀、压力表、多个常压罐、一个比例混合器、控制器、加液泵、单向阀、进水电磁阀、出泡沫液电磁阀、放水电磁阀等组成,见图1所示。
(2)工作原理。
当控制器接收到火灾信号时,开启水泵、开启与储罐A相连的进水电磁阀、出泡沫液电磁阀,使压力储罐A工作,当压力水从进水口流入储罐A时,97%(或94%)的水由干管射出,3%(或6%)的水由进水支管进入储罐A与胶囊的夹层,挤压胶囊置换出等量的泡沫液,经泡沫液出管送到比例混合器处与水混合,形成3%(或6%)的泡沫混合液。当储罐A中的泡沫液用完时,控制器开启与储罐B相连的进水电磁阀、出泡沫液电磁阀,使压力储罐B工作,当压力水从进水口流入储罐B时,97%(或94%)的水由干管射出,3%(或6%)的水由进水支管进入储罐B与胶囊的夹层,挤压胶囊置换出等量的泡沫液,经泡沫液出管送到比例混合器处与水混合,形成3%(或6%)的泡沫混合液。控制器同时关闭与储罐A相连的进水电磁阀、出泡沫液电磁阀,开启与储罐A相连的放水电磁阀,开启加液泵向压力储罐A添加泡沫液,压力储罐A停止工作。当压力储罐B中的泡沫液用完时,控制器控制压力储罐B停止工作,关闭与储罐A相连的放水电磁阀开启与储罐A相连的进水电磁阀、出泡沫液电磁阀,压力储罐A开始工作;同时关闭与储罐B相连的进水电磁阀、出泡沫液电磁阀,开启与储罐B相连的放水电磁阀,加液泵向压力储罐B添加泡沫液,压力储罐B停止工作。如此使压力储罐A和B不间断地交替工作,由常压罐通过加液泵供给压力储罐A和B泡沫液,为泡沫灭火系统源源不断地提供充足的泡沫液,以达到系统持续灭火的效果。
(3)基本参数。
交替式泡沫储存与比例混合装置的基本参数与压力式泡沫比例混合装置的基本参数相同。主要参数如下:进口工作压力为0.6～1.6 MPa,混合比为3%～3.9%、6%～7%,流量-压力损失曲线最大偏差不超过±10%,工作环境温度为0～50 ℃,工作环境相对湿度为≤95%RH(40±2) ℃。
该装置能接收火灾探测器及其他火灾报警触发器件的火灾报警信号,发出声光报警信号。
(4)技术特点。
保证泡沫混合比精确度的前提下,两个压力储罐交替输出泡沫液,能满足不同流量范围要求,实现泡沫混合液的持续输出。
泡沫储存容器采用常压容器,可在使用过程中通过加液泵给两个压力储罐交替添加泡沫液,具有边使用边添加泡沫液的功能,从而延长供液时间,具有平衡式比例混合装置和计量注入式泡沫比例混合装置可以持续提供泡沫混合液的优点。
该装置使用时相当于压力式比例混合装置,具有压力式比例混合装置的混合比稳定、准确、可靠,不随压力和流量的变化而变化,压力损失小,泡沫能量大,穿透力强,能迅速扑灭火灾的特点。可以将该装置安装在一个撬块上或安装在消防车上,制成移动式,机动性强,容量大,适用范围广。
两个压力式泡沫储罐容积较小,大大降低了橡胶隔膜被压破的几率,使系统更加安全可靠;占地面积小,节约了工作场所的空间。压力式泡沫储罐(储罐A和储罐B)采用标准化设计(统一规格),使设备制造周期大幅缩短,成本降低,设计、安装、调试、操作、维护更方便。
灭火后剩余的泡沫液仍可继续使用,节约泡沫液,降低灭火成本。
(5)适用范围。
用于扑灭甲(液化烃除外)、乙、丙类液体火灾,具有安全可靠、灭火效率高等优点。适用于油库、炼油厂、化工厂、油田、油码头、油轮、飞机库、机场库、机场及燃油锅炉房以及任何需要泡沫灭火的场所。
(6)应用前景。
压力式泡沫比例混合装置以其混合比稳定、准确、可靠,不随压力和流量的变化而变化,已被市场所接受、认可,而交替式泡沫储存与比例混合装置不但具备压力式泡沫比例混合装置的优点,且能够持续供给泡沫液,其机动性和好维护将抢占平衡式泡沫比例混合装置应用的场所,将压力式泡沫比例混合装置灭火系统的应用范围扩展,其应用前景广阔。
4 结束语
综上所述,交替式泡沫储存与比例混合装置以压力式泡沫比例混合装置为基础,创造性地利用控制装置,结合管路及控制阀门,使两个压力式泡沫比例混合装置能够交替使用,从而持续精准地供给泡沫液。它的研制成功是压力式泡沫比例混合装置一次里程碑式的飞跃,是泡沫灭火系统比例混合装置的一次革命。它有效地解决了平衡式泡沫比例混合装置和计量注入式泡沫比例混合装置系统管路复杂、必须配备单独的测量与控制设备、必须配备齿轮泵,制造与维护成本高等问题。具有持续供给泡沫液,规格标准化,设计、安装、调试、操作、维护标准化,节约使用面积,可以做成移动式等优点。交替式泡沫储存与比例混合装置是突破传统思维,开创传统泡沫灭火装置应用范围的典范,随着其在工程实际中的应用,将证明其设计思想的超前性和不可替代性。
摘要：对泡沫灭火系统常用的传统泡沫比例混合装置和目前新研制出的计量注入式泡沫比例混合装置进行比较分析,提出交替式泡沫储存与比例混合装置设计思想,解决了系统不能持续精准供给泡沫液的难题。
关键词：交替式,泡沫灭火系统,比例混合装置
参考文献
[1]闵永林.压力式空气泡沫比例混合器的结构设计与计算[J].消防科学与技术,2001,20(2):37-39.
[2]杨志军.泵入平衡压力式泡沫比例混合装置的设计[J].消防科学与技术,2003,22(3):181-182.
[3]白殿涛,俞颖飞,田立伟,等.平衡式泡沫比例混合装置及检测中常见问题[J].消防科学与技术,2009,28(10):755-756.
泡沫沥青混合料冷再生技术研究 篇2
泡沫沥青又叫膨胀沥青, 是将一定的水注入热沥青使其体积发生膨胀, 形成大量的沥青泡沫, 经过很短的时间沥青泡沫破裂。这一过程只是沥青的物理变化[1], 没有发生化学反应。当泡沫沥青与集料接触时, 沥青泡沫瞬间化为数以百万计的“小颗粒”, 散布于细粒料 (特别是粒径小于0.075mm) 的表面, 形成粘有大量沥青的细料填缝料, 经过拌和压实, 这些细料能填充于湿冷的粗料之间的空隙并形成类似砂浆的作用, 使混合料达到稳定[2]。
2 标准击实试验
标准击实试验采用重型击实方法, 即每层击实98次, 共分三层, 选用1.5%、2.5%、3.5%、4.5%的水泥用量来进行试验, 试验结果见表1
3 劈裂试验
劈裂试验采用马歇尔标准击实方法, 成型直径为101.6±0.5mm, 高63.6±1.5mm (1150g左右) 的试件, 两面各击实75次, 泡沫沥青用量选用2.0%、2.5%、3.0%、3.5%四个用量, 掺加2%的水泥进行试验。放在室温下养护24h后脱模, 成型好的试件分两组进行试验, 一组40℃干燥养生72h, 然后做常温25℃劈裂试验;另一组测定常温25℃, 饱水24小时后的劈裂强度, 试验结果见表2。
根据表2可以分析得出以下几点。
(1) 2.0%与3.0%的泡沫沥青用量时常温劈裂强度较高, 但是此时残留强度比2.5%时低, 不宜选用。
(2) 3.5%时泡沫沥青用量最大, 而常温劈裂强度最低, 残留强度比最小, 因此也不宜选用
(3) 2.5%泡沫沥青用量, 无论在沥青用量上较少, 而且劈裂强度及残留度均为最大。
(4) 根据表2劈裂试验结果的汇总, 基本可以确定泡沫沥青用量在2.5%时效果最佳, 结合经济比较, 宜选用2.5%泡沫沥青用量进行施工。此时劈裂强度、残留强度比大, 水稳性较好。
4 运用到实际工程中的一些优势
(1) 冷再生施工工艺简单, 同时有利于废料处理, 变废为宝, 保护环境, 减少污染, 施工进度快, 开放交通早, 可以不断交施工, 保证道路的畅通。其它的挖补方法如使用常规设备拌合、低温拌合料、乳化沥青现场拌合料等都不便利用旧料再生, 只能弃之路边, 增加了环境污染, 影响了路容美观, 而泡沫沥青路面冷再生投入成本较低能够节约大量的沥青、砂石等原材料, 并且用水量也很低, 从而节省了工程投资, 同时再生后的沥青路面可以明显提高基层强度及抗疲劳性能, 改善路面使用性能, 因而具有显著的经济效益和社会效益。
(2) 各种气候条件均可以进行路面施工, 高温季节拌合时料温可采取低限值控制, 比规范规定温度低200℃左右;而低温季节下仍能施工作业, 拌合时可采取高温控制, 温度低和下小雨时施工, 都不影响其使用性。
(3) 泡沫沥青混合料可以储存达一个月时间, 不会影响其使用性能, 节约了施工时间, 与热拌沥青相比, 石料不需加热, 适用于更广泛的骨料种类, 同时泡沫沥青提高了剪切强度, 减小了粒料对水的敏感性[6]。旧沥青混合料再生可以就地拌合, 就地压实, 全厚式技术进行更深的稳定处理, 可达30cm, 道路碾压后几乎立即能够开放交通, 成型后的路面具有更好的抗车辙和抗疲劳性能。
5 结语
沥青路面在服务几年后其破坏速度会大大加快, 但及时的维修, 如重新罩面或循环利用等方法可以保持路面的质量并延长道路的使用寿命由于沥青路面冷再生节约了大量的建设和养护资金, 具有巨大的经济效益和社会效益, 这些都是无法估量的, 因此其应用前景非常广大, 否则既污染了环境, 又造成了资源的浪费。随着人们对环保、社会效益的关注及科学技术的进步, 沥青路面再生利用技术会越来越受到人们的重视, 泡沫沥青和混合料技术是颇有潜力的, 在强调可持续发展的今天, 进一步加强研究路面冷再生技术, 对我国公路的建设发展都具有深远的意义。
参考文献
[1]曹翠星.泡沫沥青及混合料的研究现状[J].石油沥青, 2003 (2) .
泡沫沥青冷再生混合料设计与应用 篇3
1 原路状况
贵遵公路K128+300～K141+000路段经10多年的运营,目前病害表现为裂缝类、松散类、变形类和其它类。原路面结构为:6 cm中粒式沥青混凝土上面层+8 cm粗粒式沥青混凝土下面层+35 cm水泥稳定碎石基层+19 cm级配碎石底基层。通过对该路段检测表明,路面国际平整度指数IRI普遍在4.0m/km以上;横向力抗滑系数均在30以下;路面车辙深度为25～50 mm,属重度车辙。该路段病害严重,为确保道路的正常运营,对该路段的病害进行彻底的维修处理。
2 维修设计方案
综合考虑气候条件、筑路材料、路基情况及路面结构的代表性和适宜性,并结合国内外已有的再生技术应用的成功经验。对冷再生路段先铣刨原路面的6 cm面层,然后对原8 cm厚沥青下面层和12 cm水泥稳定碎石基层用泡沫沥青进行就地冷再生,最后再加铺4 cmAC-13+6 cmAC-20。
3 泡沫沥青冷再生混合料设计
3.1 原材料分析
3.1.1 铣刨料
铣刨料筛分结果分别见表1、表2。
根据铣刨料的筛分试验结果可知:(1)基层混合料最大粒径为50 mm,4.75 mm以上颗粒所占比例达到62.8%,0.075mm以下颗粒含量为0.7%。原基层材料中4.75 mm以上颗粒级配接近于JTJ 034—2000《公路路面基层施工技术规范》的级配偏下限;(2)下面层混合料最大粒径为31.5 mm,其4.75 mm以上颗粒所占比例达到68.2%,基本能满足JTJ 034—2000的级配要求;而2.36 mm以下颗粒含量均小于JTJ 034—2000的要求。0.075 mm以下颗粒含量仅为0.2%。
3.1.2 添加料
从铣刨料的筛分结果可知,仅是铣刨料不能满足级配要求,再加上泡沫沥青与集料接触时,瞬间会发生破裂,形成无数的沥青小点,包裹、粘结混合料中的粉料(小于0.075 mm),导致铣刨料中细料偏少,这就需要添加细料来改善级配。添加料筛分试验结果见表3。
3.2 级配选择
根据维修方案要求,进行了未掺加细集料级配和掺加细集料级配对比试验。同时,应当避免水泥用量超过1.5%,否则会对稳定层的柔韧性产生不利影响。级配1:m(基层料)∶m(面层料)∶m(水泥)=64∶34.5∶1.5。级配2:m(基层料)∶m(面层料)∶m(机制砂)∶m(水泥)=47.35∶36.15∶15∶1.5。
级配1和级配2的合成级配曲线见图1。
由图1可知,级配1和级配2合成级配曲线的部分点位于维特根推荐的经验允许下限之外,同时级配2的曲线较级配1理想,根据以前工程实践经验证明,级配2曲线基本能够满足要求。
3.3 拌合用水量
泡沫沥青混合料在拌和与压实时需要加入一定的水,以保证较好的拌和效果与压实度。加水可以促进集料结团的分解,同时在拌和过程中有利于沥青的扩散,另外水在集料基体间充当润滑剂。然而过多的水会影响压实效果及混合料强度,因此拌和压实过程必须确定最佳拌合用水量。
依据JTJ 057—1994《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》,采用重型击实试验确定最佳含水量和最大干密度。结果为:级配1的最佳含水量为5.9%,最大干密度为2.246 g/cm3;级配2的最佳含水量为6.02%,最大干密度为2.255 g/cm3。
根据德国《维特根冷再生技术手册》中提供的经验公式,一般拌合用水量为最佳含水量的75%～85%,本项目最终确定拌合用水量为最佳含水量的80%。
3.4 沥青发泡试验
为了找到最佳的发泡性能,首先对仪器进行了标定,根据标定结果,所用发泡机沥青流量为100 g/s,根据此结果调整相应的喷水量[2]。
本试验采用70号埃索和70号中海油2种沥青进行对比。试验选择3种温度150、160、170℃,发泡用水量分别为2.0%、2.5%、3.0%、3.5%。气压为4 MPa,水压为5 MPa。2种沥青发泡试验结果分别见表4、表5。
从表4、表5可见,中海油沥青的发泡效果比埃索沥青好,故本项目选用中海油沥青作为发泡沥青。再根据3种发泡温度下的性能关系曲线确定中海油沥青的最佳发泡条件:温度160℃,含水量2.5%,膨胀比24,半衰期11.6 s。
3.5 劈裂抗拉强度
按照JTJ 052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中劈裂抗拉强度试验方法进行试验,结果见表6。
从表6可以看出,选用级配2,即添加部分细集料,能更好地保证劈裂抗拉强度,级配2的最佳沥青用量为2.50%,此时的干劈强度为0.61 MPa,湿劈强度为0.55 MPa,残留强度比为90.2%。
3.6 配合比验证
配合比验证试验结果见表7。
对上述配比混合料的性能进行了验证试验,结果表明,马歇尔试验、残留稳定度比、冻融劈裂强度、最大理论密度、无侧限抗压等指标满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
4 结语
(1)通过添加1.5%的水泥和15%的0.036～0.475 mm细集料来改善再生混合料级配,经优化改善后的合成级配曲线基本能够满足维特根推荐的经验曲线要求。
(2)对埃索、中海油70号沥青进行发泡试验表明,后者的发泡性能较前者优越。中海油70号沥青最佳发泡条件为:沥青温度160℃、发泡用水量2.5%、膨胀比24、半衰期11.6 s。
(3)根据配合比设计泡沫沥青冷再生混合料,其马歇尔试验、残留稳定度比、劈裂强度等指标满足规范要求,可以用于高等级公路的基层。
参考文献
[1]拾方治,赫振华,吕伟民,等.泡沫沥青混合料设计方法的试验研究[J].公路交通科技,2004(10):1-4.
浅谈泡沫沥青混合料施工技术 篇4
我国沥青路面冷再生技术已经有了运用,沥青路面冷再生产分厂拌冷再生和路拌冷再生。冷再生施工选择的掺料有好多,本文仅针对泡沫沥青厂拌法施工进行阐述。厂拌冷再生是先将旧沥青混凝土路面材料运回拌合厂,经过破碎作为再生混合料集料,加入水泥、泡沫沥青等稳定后经过特殊的机器设备进行搅拌,然后铺筑于基层或底基层。现场冷再生是利用专用再生机械在现场铣刨、破碎、加入新料、拌和、摊铺和预压,再由压路机进一步压实。
1 泡沫沥青混合料概念及质量控制因素
泡沫沥青就是在高温沥青中加入少量水,沥青就会产生微细的泡沫,从而使沥青膨胀。此时沥青的物理性质会暂时发生变化,其粘度显著降低,可以方便地与冷湿粒料拌和均匀,不同乳化沥青亦不同热拌沥青。泡沫沥青不是一种新的沥青,只是在生产工艺上的改性。
泡沫沥青之所以有其独特的性能关键取决于发泡工艺,发泡的好坏直接决定泡沫沥青性能的发挥和效果的好坏。目前,衡量沥青发泡效果主要用膨胀率和半衰期两个指标来评价。
2 厂拌泡沫沥青混合料的施工
泡沫沥青混合料的施工工艺并不复杂,只是需要专门的施工机械设备(拌合设备和路面专用铣刨设备)。拌和需要专门的生产设备,目前国内主要引进国外的设备,分别是德国的维特根和宝马。现在国内主要的厂拌设备是维特根KMA200,生产能力在150 t/h～200 t/h。
2.1 施工所需设备
1)场地设备:
水泥罐15 t～40 t、装载机2台～3台、30 t沥青加热罐至少1台、水车至少1辆、维特根KMA200一台等。
2)现场设备:
路面专用铣刨设备(一般也是维特根)、12 t以上双钢轮压路机1台、单钢轮振动压路机1台、20 t以上胶轮压路机1台、摊铺机1台。
2.2 拌合场地相关要求
1)泡沫沥青拌合场地首先得通水,通电,需要注意的是拌合场地的水必须能保证每小时有5 t左右,才能保证正常生产。
2)拌合场地所需面积至少6亩,拌合场地应具有完善的排水设施。路面铣刨料和需添加的新料必须分隔堆放,细集料需采取防雨措施,料场及场内道路应做硬化处理,防止泥土污染。
2.3 旧路面的铣刨及病害处理
1)根据铣刨机的功率及铣刨材料的级配,确定铣刨机的速度范围,一般不应超过10 m/min。2)铣刨时应注意路槽的横坡,不应出现薄的夹层。铣刨后应安排人工清扫干净保证摊铺的质量。3)路面铣刨清扫干净后,仔细检查有无纵横向裂缝。对于比较细小的纵、横向裂缝一般不需处理,结合弯沉及缝的大小程度,一般采取加铺土工格栅和补强,对严重损坏的采取铣刨换填的方式进行处理。
2.4 混合料的拌和控制
1)泡沫沥青混合料拌合设备是连续式生产的,料仓数量有限,共两个,如果需要添加的新料较多,需先在场地上按比例拌和均匀,再将其混合物装载到料仓。2)拌和时,要控制好两个料仓的装料速度,务必保证两个料仓都有料,从而保证混合料不要出现断料情况。3)应当经常观测拌和是否均匀,一旦发现沥青出现条状或结团现象,必须停止生产。
2.5 混合料摊铺
1)混合料摊铺宜采用自动找平方式的摊铺机进行摊铺。2)摊铺机应缓慢、均匀、连续不间断的摊铺,中途不得随意变换速度或停顿,摊铺的速度宜控制在2 m/min～5 m/min的范围内,以防止混合料离析。3)当发现混合料出现明显的离析、波浪、拖痕时,应分析原因,予以消除。4)摊铺的松铺系数应根据试验段结果确定,摊铺时应随时检查摊铺厚度及横坡。
2.6 混合料的碾压和养护
1)再生混合料摊铺后应及时压实,其单层压实最大厚度一般不大于20 cm。2)压路机碾压时应重叠1/3轮宽,后轮压完路面全宽时,为一遍。3)压路机碾压流程为:双钢轮压路机静压→单钢轮压路机高幅低频强振压实→双钢轮压路机高频低幅强振压实→轮胎压路机压实。4)工作缝的处理,都应采用垂直的平接缝。所有接缝处都要向完全压实的路段一侧去除部分材料。纵向接缝至少去除20 cm,横向接缝至少去除10 cm。5)碾压完成后在自然条件下养护,禁止车辆在路面上通行,待水分蒸发后即可开放交通。一般开放交通为24 h,但天气炎热时,最短6 h。
3 厂拌泡沫沥青混合料的评价
泡沫沥青混合料是一种环保型材料,能节省大量石油。因为泡沫沥青混合料能大量利用老的铣刨料,解决处置大量旧路用材料的问题。这样既经济又环保,是一种很好的公路养护技术。
泡沫沥青混合料施工比传统的施工方案节省造价。老路大修中可以不改变老路标高,横坡和纵坡较好控制。施工速度快,边通车边施工中能尽早通车,对交通不会产生很大的影响。能减少和延缓原有水泥稳定基层的反射裂缝问题,具有很好的社会效益、经济效益。
摘要：阐述了泡沫沥青混合料的概念及质量控制因素,根据近年来泡沫沥青的施工经验,论述了厂拌泡沫沥青混合料的特性及施工要点,最后指出泡沫沥青混合料施工能减少或延缓原有水泥稳定基层的反射裂缝问题,具有很好的经济和社会效益。
关键词：泡沫沥青混合料,厂拌冷再生,施工
参考文献
[1]拾方治,马为民.沥青路面再生技术手册[M].北京:人民交通出版社,2006:11.
[2]DB 33/T715-2008,公路泡沫沥青冷再生路面设计与施工技术规程[S].
泡沫混合液系统 篇5
随着我国大规模道路建设期的结束, 很多沥青路面面临着养护维修的任务。由于挖出重建会造成大量的建筑垃圾, 不仅会污染环境, 而且造成材料的浪费, 所以能够回收利用原有路面材料的现场冷再生技术越来越成为旧路改造的关键。现场冷再生技术又分为水泥冷再生、二灰冷再生、乳化沥青冷再生、泡沫沥青冷再生[1]。由于不同于乳化沥青需经过额外的乳化加工, 还可以降低沥青混合料施工温度和拌合时间的泡沫沥青越来越受到重视, 使用方便且效益较高。泡沫沥青不是新型的沥青材料, 而是采用新工艺应用沥青的一种方式。泡沫沥青不只局限于冷再生技术, 在温拌沥青混合料中也有越来越多的应用。温拌沥青混合料相对于热拌沥青混合料可以将生产温度降低20 ℃ ~ 55 ℃ , 路用性能降低较小, 可以满足一般沥青道路的需求, 同时降低了生产能耗, 减少污染排放, 具有环保和经济的特征, 兼具了冷再生和热拌沥青混合料的优点[2]。
采用专门的发泡装置, 把适量的空气和水加入到高温流动的沥青中, 水在高温和空气作用下, 气化为气泡, 其周围迅速聚集大量沥青, 使得沥青材料表面积迅速增加, 粘度下降, 形成一种膨胀状态的沥青材料, 这种沥青材料就是泡沫沥青。泡沫沥青是与乳化沥青和热拌沥青均不同的沥青材料。几十秒钟后, 沥青气泡破裂, 故这种沥青也称为膨胀沥青。不同于普通沥青混合料, 泡沫沥青混合料是由泡沫沥青、集料和从废旧沥青路面铣刨下来的路面材料拌合而成, 较容易拌和冷、湿粒料。这是因为, 在其与细集料接触过程中, 产生大量的高粘度胶质混合物, 填充了冷、湿、粗集料间的空隙, 在压实作用下粘结粗集料形成强度, 从而使沥青混合料稳定[3]。
1 泡沫沥青及其混合料的技术参数
1. 1 发泡工艺
泡沫沥青及其混合料的路用性能直接取决于泡沫沥青的发泡工艺技术。总结起来, 描述发泡工艺的技术指标主要有膨胀率及半衰期。JTJ F41—2008 公路沥青路面再生技术规范中采用了膨胀率和半衰期的指标体系, 要求膨胀率不小于10, 半衰期不低于8 s[4]。
沥青在发泡状态下所能达到的最大体积与未发泡时的体积之比为膨胀率, 为比值, 无单位, 该值越大, 泡沫沥青膨胀的越充分, 其表面积越大, 越能充分地与集料接触, 越能更好地裹覆集料, 泡沫沥青混合料的拌合质量越好。泡沫沥青膨胀到最大的体积后, 体积减小至该最大体积一半时所用的时间即为半衰期, 单位为s。实际上, 半衰期就是描述泡沫沥青稳定性的指标, 该值越大, 则泡沫沥青的气泡减小地越慢, 与集料的接触拌和时间越长, 泡沫沥青混合料的拌合质量越好。
由于沥青来源的不同, 每一种沥青的发泡条件可能均不同, 所以应该试验确定沥青原材料的发泡条件, 如用水量、空气含量、发泡的温度及其组合条件等。每种沥青材料都有最佳发泡条件, 在该条件下才能取得最大的膨胀率和最长的半衰期。
1. 2 级配要求
泡沫沥青混合料对集料级配要求不高, 符合一定的级配范围即可, 见图1。采用适宜的集料级配和泡沫沥青进行拌合能够获得路用性能较为理想的泡沫沥青混合料。
集料的级配对泡沫沥青混合料的劲度会产生重要影响, 这也是不同泡沫沥青混合料劲度不同的主要因素之一。有研究表明, 级配良好的泡沫沥青混合料回弹模量较大, 高温稳定性较好。
1. 3 泡沫沥青的最佳用量
不同类型的泡沫沥青与不同级配的集料拌合需要不同的泡沫沥青用量, 具体施工应用时都需要试验确定最佳用量。通常需要在泡沫沥青混合料中掺入1. 0% ~ 1. 5% 的活性填料 ( 一般是石灰或者水泥) 。
相对于集料对泡沫沥青混合料路用性能的影响, 沥青用量的影响更大, 需要分别确定使用不同泡沫沥青及级配的泡沫沥青混合料的最佳用量。不过, 根据道路等级及交通量大小, 泡沫沥青的用量可以在最佳用量的上下浮动取值, 拌合得到的混合料也能满足使用要求。
1. 4 泡沫沥青混合料的施工温度
泡沫沥青的优点就是可以应用到冷再生和温拌沥青混合料中, 降低沥青混合料的施工温度, 减少能源浪费和废气排放。故, 对泡沫沥青混合料的施工温度要重新确定, 以达到最佳的拌合和压实效果。
目前国内, 规范规定沥青材料的施工温度一般由布洛克菲尔德粘度计测得旋转粘度, 绘制粘温曲线, 以粘度为0. 17 Pa·s ±0. 02 Pa·s时的温度作为拌和温度范围, 在粘度为0. 28 Pa · s ±0. 03 Pa·s时的温度范围作为压实成型温度[5]。有研究以旋转压实成型沥青混合料试件, 以体积指标评价压实效果, 得出泡沫温拌沥青混合料的施工温度比热拌沥青混合料低20 ℃ ~ 25 ℃ 的结论, 这样就延长了沥青混凝土路面的施工工期, 达到了节能减排的效果[2,6]。
2 泡沫沥青混合料的路用性能分析
2. 1 高温稳定性
随着沥青路面的大面积应用及重载交通的愈发严重, 车辙病害日益成为行车的安全隐患。泡沫沥青混合料在低于热拌沥青混合料的施工温度下施工, 容易造成压实不稳, 出现抗车辙变形性能不足的隐患, 所以高温稳定性是考量泡沫沥青混合料能否应用的重要指标。
目前已有一些研究验证泡沫沥青混合料的高温稳定性。与热拌沥青混合料相比, 泡沫沥青混合料的动稳定度略为降低, 不过二者相差不大, 均满足规范要求, 也就是说其高温稳定性符合应用要求, 具有较强的抗车辙变形能力[7]。
2. 2 低温抗裂性
除高温稳定性, 低温抗裂性也是影响沥青材料应用的一个重要性能。沥青路面开裂往往会造成一系列的其他并发病害, 严重影响沥青路面的使用寿命, 故低温抗裂性是道路工程人员极为重视的性能。SHRP计划研究表明, 沥青的低温抗裂性是控制沥青路面低温开裂的主要因素, 贡献率可以达到80%[8]。
目前国内研究一般采用低温小梁弯曲试验来评价沥青混合料的低温抗裂性。研究结论表明, 泡沫沥青混合料相对于热拌沥青混合料, 破坏应变有所降低, 但均满足规范要求; 且泡沫沥青混合料的劲度模量略大于热拌沥青混合料, 也就是说, 泡沫沥青混合料的低温抗裂性能较热拌沥青混合料略差, 但满足规范要求可以在沥青路面中应用[6]。不过, 也有研究出现泡沫沥青混合料的低温性能优于热拌沥青混合料的研究结果[2], 可能是试验误差导致, 而不是真实结论。因为在泡沫沥青混合料中加入了旧沥青路面材料作为部分集料, 而由于老化作用, 其劲度模量较大, 一般会导致泡沫沥青混合料的低温抗裂性能降低。
2. 3 水稳定性
国内的高速公路特别重视车辙问题, 故普遍选用坚硬的集料 ( 往往是酸性) , 采用较大的粒径, 适当减少沥青用量等, 造成沥青与集料的粘附性不足, 极易引起沥青路面水稳定性不足的隐患。在春融、梅雨及雨季, 沥青路面逐渐出现麻面、松散, 坑槽, 影响沥青路面的行车舒适性和安全。
沥青混合料的水稳定性一般是根据冻融劈裂试验进行评价。有研究表明, 泡沫沥青混合料的水稳定性较热拌沥青混合料略微降低, 但满足了应用要求。造成此现象的原因是施工温度有所降低, 泡沫沥青与集料的粘附性减弱, 导致水稳定性有所降低。采用较大的沥青用量可以提高泡沫沥青混合料的水稳定性, 因为这样可以降低混合料的孔隙率, 避免水的浸入, 继而提高了泡沫沥青混合料的水稳定性。
2. 4 抗疲劳性能
疲劳损坏是沥青路面主要的破坏形式之一, 对沥青路面的使用年限起着至关重要的作用。故有必要对泡沫沥青混合料的抗疲劳性能进行研究, 为其在路面结构中的应用设计提供依据。
泡沫沥青混合料的强度较热拌沥青混合料有所降低, 但在满足道路基层材料对强度要求的基础上, 前者的抗疲劳性能优于后者。不过二者的抗疲劳性能对应力水平的敏感程度, 还没有统一的研究结论[2,9]。
3 结语
泡沫沥青技术的出现, 给旧路再生和路面养护维修带来了新的思路和方法。可以将高等级道路的铣刨材料用泡沫沥青冷再生, 应用于数目众多的低等级道路或者高等级道路改建的基层材料, 能够满足相关规范的要求, 既节省了大量的投资, 又解决了旧料的处理问题, 具有经济、环保和节省资源的特点, 符合环保可持续发展的思路。
摘要：从发泡工艺、级配要求、最佳用量、施工温度等方面, 介绍了泡沫沥青及其混合料的技术参数, 以及参数的取值方法, 并分析了泡沫沥青混合料的路用性能, 指出泡沫沥青技术具有经济、环保等优点, 符合可持续发展思路。
关键词：泡沫沥青,路用性能,技术参数,混合料
参考文献
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[3]何桂平, 曹翠星, 韩海峰.路面冷再生用沥青的发泡性能影响因素研究[J].公路交通科技, 2004 (10) :9-14.
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[5]JTG E20—2011, 公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].
[6]师龙飞.成型温度对泡沫沥青混合料性能的影响[J].公路工程, 2015, 40 (2) :249-251.
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[8]J.C.Petersen, R.Robertson, J.Branthaver, et al.Binder Characterization and Evaluation.Volume 1[M].1994:36-48.
泡沫混合液系统 篇6
在我国高等级路面中,沥青混凝土路面所占的比例在逐年增加。与此同时,一些早期修建的沥青路面已经达到设计寿命,新建道路也因种种原因而提前损坏,不得不对其进行大中修,如何解决大量的路面铣刨旧料以及重新铺筑沥青混凝土路面所需的大量石料所带来的资源压力,一直是大家关心的问题。而用泡沫沥青对铣刨废料进行冷再生利用,不仅可以解决上述问题,而且能节约能源、保护环境,从而带来巨大的经济和社会效益。理论和实践证明其也是一种切实可行的方法。
太原市千峰路在泡沫沥青冷再生混合料用作柔性基层方面进行了尝试与研究,取得了一定的成果。
1 路段概况与维修方案
千峰路位于太原市万柏林区中心地带,建成于2001年,是省城西部地区贯通南北的一级城市次干道。经过多年的通车运行,路面上出现了诸如纵向裂缝、横向裂缝、网裂、车辙、沉陷等病害,路表弯沉也较大,严重影响了路面的行驶质量与舒适度,对路面进行一次彻底有效的维修将迫在眉睫。
经过多方论证与研究,考虑到市政道路自身的特点,本着少扰民、快施工、环境污染小、旧料再利用的原则,最终决定采用水泥就地再生与泡沫沥青厂拌再生相结合的方式对千峰路机动车道实施维修,并加铺两层沥青混凝土,但维持原有路面标高不变。本文将重点对机动车道的泡沫沥青的施工进行细述。
2 材料分析与配合比设计
目标配合比设计的成功与否将直接影响到施工状况的合理性以及道路使用性能的长久性。为此,千峰路泡沫沥青厂拌冷再生工程的材料选取与设计严格按照规范要求并结合以往设计经验有序展开。
2.1 铣刨材料取样与级配设计
为了得到与正式施工时一样的代表性铣刨材料,特选用了专门的铣刨设备,按照正常的行驶速度从千峰路的行、超车道不同位置取样。对于冷再生而言,旧路面铣刨料可暂看作特殊集料,不过多考虑原有沥青的性能,故而对所取样品采取自然晾晒的方法使之干燥,然后进行筛分。根据铣刨料的最大粒径,最终选择中粒式级配范围。由于铣刨料中粗集料偏多,在级配设计中加入了部分砂当量满足要求的0 mm～3 mm细集料,1.5%的强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥则为内掺。
2.2 泡沫沥青性能分析
泡沫沥青是将一定的常温水注入热沥青中,使其发生膨胀并形成大量的沥青泡沫的一种新沥青材料。当泡沫沥青与集料接触时,沥青泡沫化为数以万计的“小颗粒”,分布于细集料的表面,形成粘有大量沥青颗粒的细结合料。经过拌和压实,这些细结合料能填充于粗料之间,从而使混合料达到稳定。为了达到良好的发泡效果,选用了多种沥青进行试验,最终选定SK-90号沥青作为千峰路泡沫沥青厂拌冷再生混合料的胶结料。
2.3 最佳含水量与最大干密度的确定
对于泡沫沥青冷再生混合料而言,外加水的量将直接影响到碾压成型的效果以及强度形成的快慢,所以最佳含水量的确定将非常关键。通常按照《公路土工实验规程》的方法,对合成矿料进行击实试验,从而求得最佳含水量6.4%与最大干密度2.11 g/cm3。
2.4 最佳泡沫沥青用量的确定
最佳泡沫沥青用量主要通过干湿劈裂强度并结合工程经验加以确定。泡沫沥青发泡及混合料的拌合采用专用的设备进行,试件成型采取马歇尔击实方法。为了尽可能模拟现场实际情况,使室内试验结果能够指导现场施工,所以试件养生方法也有所不同:试件在60℃烘箱中于试模内养生48 h,在室内静置12 h后脱模。之后把试件分为2组,分别做15℃的干劈裂和湿劈裂试验。考虑到铣刨料也部分含水,在拌合时加入了最佳含水量70%的水,5个泡沫沥青用量下的再生混合料试件力学性能分析得知,泡沫沥青用量为3.0%时,各项评价指标均能很好的满足技术要求,故最佳泡沫沥青用量确定为3.0%,考虑到施工质量控制方面的要求,允许波动±0.2%。
3 施工方法与过程控制
3.1 原路面铣刨及下承层处理
为了保证铣刨料的质量,在铣刨之前,先要把路面清扫干净,避免杂物混入。另外,为了不让路面结构中的水稳或砂砾过多混入到回收料中,要依据面层厚度来适时调整铣刨深度。千峰路底基层为水泥就地冷再生混合料,所以底基层在湿润条件下养生7 d后表面喷洒了透层油,以利于与上层泡沫沥青冷再生混合料形成很好的结合。
3.2 泡沫沥青再生混合料拌合
为了减少运距,把专用的KMA220型移动式冷再生拌和机架设于千峰路附近。上料由2台装载机来完成,拌和机顶部有10 cm×10 cm的格筛,使大块料直接去除。水车的软接头直接与拌和机的进水口相接。至于热沥青,则按照最佳用量要求不断输送到发泡室中。水泥由旋转滚轮卷入到拌和箱中。当一切用料都准备妥当后,就可以把配比参数直接输入到拌和机的电脑操纵装置中,此时,拌和机将根据输入的参数严格控制各种材料的用量,对混合料进行拌和。出料后要随时检测混合料的含水量并进行相应的调整,也要目测泡沫沥青的分散情况,如有过多的絮状沥青存在,则要停机检查沥青温度或发泡装置等以进行调整。
3.3 泡沫沥青再生混合料运输与摊铺
为了防止水分过多散失,运输过程中再生料要用篷布覆盖,同时在车厢底部与臂部要喷少量水润湿。摊铺准备工作就绪之后,翻斗运料车在前,摊铺机在后,二者紧靠并以相同的速度前进。调节摊铺机的摊铺宽度,使规定宽度路槽范围内的混合料能一次摊铺完毕,边缘地带由人工进行适当的填补与修整。按照松铺系数为1.25确定虚铺厚度,同时熨平板以一定的频率把摊铺到位的混合料初步整平。在保证摊铺的连续性的前提下,要随时测定摊铺厚度并进行适时调整。
3.4 泡沫沥青再生混合料碾压
待有了一定的工作面后,首先用大吨位的单钢轮压路机静压1遍,然后弱振2遍～3遍,以保住水分并使再生层中下部位得到压实。而后用双钢轮压路机洒水振动压实3遍～4遍,使再生层中上部得到较好的压实,最后用胶轮压路机洒水揉压8遍～10遍,使整个再生层密实平整。在碾压过程中压路机要匀速进退,不得在刚碾压路段上启动或制动。碾压后及时测试了压实度,其值均超过98%,满足设计要求。
4 施工路段后期观测与评价
4.1 芯样检验
柔性基层铺筑完毕并养生3 d之后,在其上不同位置钻取芯样,效果很好,均已成型,高度约15 cm,且芯样外观致密,骨料分散均匀,泡沫沥青有效粘结。证明泡沫沥青厂拌冷再生混合料在千峰路的施工是成功的。
4.2 通车后的路况观察与分析
千峰路的厂拌泡沫沥青冷再生混合料在养生结束后,及时铺筑了稀浆封层,待其强度形成后又在其上铺筑了两层沥青混凝土。开放交通一段时间后,铺筑泡沫沥青冷再生基层的路段没有产生反射裂缝。尽管观察时间不是很长,还有待进一步的验证。但泡沫沥青冷再生混合料用于基层可以起到较好的延缓反射裂缝的作用是毋庸置疑的。
5 结语
本文从半柔性基层的角度,对泡沫沥青冷再生混合料进行了应用研究。研究表明加入部分水泥的泡沫沥青冷再生混合料既能保证在较高的轴载作用下不发生竖向车辙变形,也不会在温差作用下产生反射裂缝,所以其优越性也是比较明显的。因此,水泥泡沫沥青冷再生技术用于柔性基层在公路及市政道路大修工程中应用前景非常广阔,它既可克服现有半刚性基层的缺陷,延缓路面的破损时间,逐步实现路面结构多样性,又可节约大量资源和资金,还有利于促进和谐交通建设,促进交通事业的可持续发展。尤其对于市政道路建设,其优势更加明显,潜力也更大,太原市千峰路的再生维修也很好的证明了这一点。
摘要：以泡沫沥青冷再生混合料在某道路施工中的应用为例,对泡沫沥青的性能进行了分析,阐述了相关施工方法与过程控制,经道路建成营运取得了一定的成果,该种材料可在市政道路建设中推广应用。
关键词：市政道路,柔性基层,泡沫沥青,配合比
参考文献
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[3]徐剑,黄颂昌,邹桂莲.高等级公路沥青路面再生技术[M].北京:人民交通出版社,2011.
泡沫混合液系统 篇7
一、工程概况
一个为纯地下建筑, 由A、B、C、D、E、F六个区组成, 除A、B区连为一体外, 各区之间均由下沉式广场及通道连接, 总面积约4万m2, 其中A、B区约10000m2, C区约10000m2, D区约8000m2, E区约为3000m2, F区约为9000m2, 其中汽车库约2.7万m2, 可停汽车约3 5 0辆, 1.3万m2为商业及通道, 包括沿通道布置的商铺。汽车库与商业通过防火墙隔开, 由于A、B、E区为原有建筑, 因此建成后成为通道交错, 功能复杂的地下室, 对消防设施布置特别是自动喷水灭火系统的设计带来了很大的困难, 经与有关部门协商, 每个区采用独立的闭式自动喷水-泡沫联用系统, 汽车库部分需满足自喷水至喷泡沫的时间要求外, 商业及通道部分按常规设置湿式自动喷水灭火系统。
2自动喷水灭火系统的选择与介绍
2.1自动喷水灭火系统的种类
根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》 (GB50067-97) (以下简称“规范1”) 第3.0.1条规定汽车库停车数量大于300辆为Ι类汽车库, 第7.2.1条规定停车数超过10辆的地下汽车库应设自动喷水灭火系统。第7.2.2条规定汽车库, 修车库自动喷水灭火系统的危险等级可按中危险级确定。《自动喷水灭火系统设计规范》 (GB50084-2001 2005年版) (以下简称“规范2”) 附录A中将汽车库划分为中危险Ⅱ级。“规范1”第7.3.1条规定Ⅰ类地下汽车库宜设置泡沫喷淋灭火系统。以上述规范的规定中我们可以得出, 对于大型地下停车库 (Ⅰ类) , 采用闭式自动喷水-泡沫联用系统是合适的, 系统在闭式自动喷水灭火系统中配置可供给泡沫混合液的设备组成, 也就是在普通湿式灭火系统中并联一个钢制带橡胶囊的泡沫罐, 橡胶囊内装轻水泡沫, 既可喷水又可喷泡沫的固定灭火系统。
2.2闭式自动喷水-泡沫联用系统的设置
发生火灾时, 温度达到喷头动作温度时, 闭式洒水喷头玻璃球破裂喷水, 水流指示器动作, 湿式报警阀开启, 压力水通过报警阀延迟器进入报警管道, 水力警铃开始报警, 压力开关动作, 消防泵启动。同时, 压力水经过压力泄放阀的供水阀打开压力泄放阀, 把控制管道中的压力水泄放掉, 使泡沫液控制阀自动开启, 泡沫罐橡胶囊内的水成膜泡沫液通过, 泡沫液控制阀, 泡沫液排放管道, 单向阀, 比例混合器的流量孔板后进入比例混合器的低压区, 和从主管道进入比例混合器的水混合成为泡沫混合液, 输向管网通过洒水喷头进行自动灭火。
“规范2”第5.0.1条规定中危险Ⅱ级的喷水强度为8L/min.m2, 作用面积160m2, 喷头工作压力为0.1Mpa;第5.0.8条规定闭式自动喷水-泡沫联用系统……
1) 湿式系统自喷水至泡沫的转换时间, 按4L/s流量计算, 不应大于3min;
2) 泡沫比例混合器应在流量等于和大于4 L/s时符合水与泡沫灭火剂的混合比确定;
3) 持续喷泡沫的时间不应小于10min。
第5.0.11条规定自动喷水灭火系统的持续喷水时间, 应按火灾持续时间不小于1 h确定。从以上几条可以看出, 闭式自动喷水-泡沫联用系统的作用前10min是喷泡沫, 后50min是喷水;同时也规定了泡沫液储罐 (比例混合器) 与最远喷头之间的管道长度。按此计算, 动作喷头 (最不利点喷头) 与泡沫液储罐 (比例混合器) 之间最大管道长度约为9 0 m (主管为DN100) 。基本上是每一分区设一套泡沫液储罐。
闭式自动喷水-泡沫联用灭火系统由于喷头采用洒水喷头, 泡沫浓缩液必须采用轻水泡沫, 它的灭火效能较普通蛋白泡沫或氟蛋白泡沫要高得多, 对可燃液体火灾的灭火能力强, 用量少。因为轻水泡沫除了能起到隔绝燃烧物附近的空气和降低燃烧物表面温度的作用外, 还能在油类的液面上生成具有特殊灭火效果的“水成薄膜”。它可以迅速地在燃烧液体表面扩散, 阻隔燃烧液体受热形成的易燃汽化物向外蒸发。虽然泡沫没有覆盖火灾表面, 而流动速度很快的水成膜已经覆盖到了可燃液体, 提前把水扑灭了。水成膜还有一种“自愈性”, 即使泡沫层遭到破坏, 水成膜也会很快愈合, 防止死火复燃。
目前美国3M公司生产的轻水泡沫有两种:一种是AFFF水成膜泡沫液, 用于油类及碳氢化合物 (汽油、甲苯等) 的火灾, 泡沫比例采用3%;一种是ATC抗溶性水成膜泡沫液, 用于扑灭极性溶剂, 水溶性和非水溶性碳水化合物 (甲醇、乙醇等) 的火灾, 泡沫比例采用6%。轻水泡沫无嗅、无毒、无腐蚀性, 保质期可超过15年, 由于泡沫浓缩液与水混合后的液体在流体力学特性上与普通自来水几乎相同, 因此闭式自动喷水-泡沫联用灭火系统的计算可与普通自来水一样。
泡沫液用量的计算:泡沫混合液最低喷射强度B≥6.5L/min.m2, 喷射时间C≥10min, 保护面积A≥160m2, 泡沫液用量E=A*B*C*3% (或6%) 。一般碳氢化合物火灾为3%, 极性溶剂火灾为6%, 考虑到目前汽车均要求使用无铅汽油, 因为泡沫液用量E=160×6.5×10×6%=624L, 泡沫罐容量一般V=1.5E=1.5×624=936L, 依此可根据生产厂的产品样本选择容积相近的泡沫罐。
闭式喷头是自动喷水灭火系统的关键组件。关于喷头布置方面的文章已有很多, 笔者在此不再赘述。
3结束语