硫磺改性瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)研究（可編輯）

1、硫磺改性瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)研究 硫磺改性瀝青混合料 應(yīng)用技術(shù)研究 為適應(yīng)公路交通不斷增長的需要貫徹精心設(shè)計精心施工百年大計質(zhì)量第一的方針提高路面的設(shè)計施工質(zhì)量特別是瀝青面層的質(zhì)量使其在設(shè)計年限內(nèi)滿足承載能力耐久性舒適性安全性的要求公路科技人員在面層膠結(jié)料方面做了大量的研究各種配方的改性瀝青得到了廣泛的應(yīng)用一些新的改性方法也在不斷研究早在一個世紀(jì)前人們就知道硫磺具有提高瀝青質(zhì)量的特性硫磺改性在美國加拿大70年代就應(yīng)用很廣泛但在我國還是首次應(yīng)用屬于新材料新工藝應(yīng)用者必須了解清楚才能正確應(yīng)用避免出現(xiàn)不必要的偏差使用SEAM拌和的混合料已經(jīng)在天津津沽公路津榆公路試驗成功本課題就是根據(jù)美國專家Imant

2、s Deme P Eng先生的講稿和其他技術(shù)資料試驗總結(jié)歸納出來的供進(jìn)一步深化應(yīng)用參考硫磺改性瀝青混合料的基本概念11 基本概念硫磺與瀝青有很好地相容性與集料有很好的粘結(jié)性拌和過程中在骨料的剪切下使硫磺以非常細(xì)的顆粒均勻地分散在瀝青中部分呈化學(xué)結(jié)合在瀝青中溶解在瀝青相中分散可以使粘稠的瀝青變的稀釋最終形成結(jié)晶達(dá)到改性的結(jié)果使用添加硫磺的膠結(jié)料拌和出的混合料使結(jié)構(gòu)抗壓抗裂性增強(qiáng)提高瀝青路面面層的高溫抗車轍性能協(xié)助改善低溫性能提高混合料的水穩(wěn)定性這就是硫磺改性瀝青混合料的基本概念12 硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑單質(zhì)硫磺70oC開始軟化115oC左右化為液體加入瀝青混合后可以很好地混合使瀝青稀釋運(yùn)動粘度降低

3、不但使得混合料性能改善而且使得混合料的拌和攤鋪碾壓都比較容易但在高溫熔融狀態(tài)下容易產(chǎn)生硫蒸汽SO2H2S尤其H2S是有害氣體有刺鼻氣味和煙霧產(chǎn)生直接加入單質(zhì)硫副作用太大而且改善性能不明顯所以要設(shè)法避免達(dá)到獲得的混合料性能改善明顯在拌和混合料時不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生有害氣體的目的美國洛克邦得公司生產(chǎn)的SEAMARP就是為達(dá)到這一目的研究出的科技產(chǎn)品SEAM是Sulphur-Extended Asphalt Modifierde 的縮寫意為硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑是在硫磺里面添加了煙霧抑制劑和增塑劑成分制成的顆粒ARP則是在SEAM中加入了瀝青后生產(chǎn)的顆粒用這兩種顆粒和瀝青共同拌和出來的混合料都稱為硫磺改性瀝

4、青混合料13 硫磺改性瀝青的歷史發(fā)展和應(yīng)用前景展望單純用硫磺改性技術(shù)簡稱為 SEA19741981年期間在美國和加拿大用 SEA 技術(shù)修筑了100多個公路項目從而形成了硫磺改性瀝青的商業(yè)化由于兩個大問題的困擾使用硫磺改性的越來越少一是當(dāng)時在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生的刺鼻氣味和煙霧沒解決尤其是硫化氫的產(chǎn)生對人身有害其二是在八十年代早期硫磺出現(xiàn)了全球性的短缺價格飛漲導(dǎo)致了硫磺改性SEA的應(yīng)用不景氣但是由于用其修筑的路面表現(xiàn)出比常規(guī)瀝青路面好的多的現(xiàn)象使科技人員很感興趣可以用與常規(guī)的瀝青混合料相近的操作方法進(jìn)行操作幾乎看不到泛油現(xiàn)象抗車轍性能明顯好路面橫向裂紋少而輕沒有明顯的水損害現(xiàn)象公路的使用壽命較長維修費(fèi)

5、用低說明高低溫路用性能和水穩(wěn)定性都比較好所以進(jìn)一步研究了應(yīng)用技術(shù)洛克邦得公司的專利技術(shù)解決了產(chǎn)生刺鼻氣味和煙霧的問題即在SEA的基礎(chǔ)上制成為SEAM將硫磺變成為硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑顆粒SEAM顆粒易于操作易于在熱瀝青混合料中熔化由于在硫磺里面添加了煙霧抑制劑在150oC以下不產(chǎn)生硫化氫二氧化硫硫蒸汽的濃度也很低產(chǎn)生的氣味對人是沒有副作用的比起煤焦油氣味的副作用小的多增塑劑則提高了硫的質(zhì)量及硫磺改性的強(qiáng)度和耐久性從而在技術(shù)上的問題迎刃而解又由于近年來脫硫工藝的進(jìn)步煉油廠的燃料脫硫以及來自含硫天然氣和油砂的硫磺產(chǎn)量猛增美國加拿大中東俄羅斯等國都有極高的硫產(chǎn)量全球硫供應(yīng)達(dá)到了歷史最高水平所以價格降了下

6、來預(yù)計硫的供過于求的狀況將持續(xù)十年這段時間內(nèi)硫的價格將持續(xù)下降這樣硫磺改性就顯出了它的優(yōu)越性下圖為熔融硫在瀝青中的分散狀態(tài)圖1 熔融硫在瀝青中的分散狀態(tài)2 使用SEAM 和ARP的安全注意事項 單質(zhì)硫不是有毒物質(zhì)在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用因為硫在115oC以上是液體所以熱硫的危險性與其他的熱液體是相同的硫磺和瀝青都是易燃物質(zhì)具有相同的閃點(diǎn)溫度205250度硫磺在空氣中燃燒產(chǎn)生二氧化硫在高溫條件下反應(yīng)生成硫化氫需要控制的是在拌和溫度下盡量少的產(chǎn)生硫化氫和二氧化硫21 控制混合料的拌和溫度在150oC以下硫磺的熔點(diǎn)只有115oC在與瀝青混合以后將瀝青的粘度降低容易操作不需要象普通瀝青那樣的高溫一般在135

7、oC-145oC為好炎熱的夏天低一些氣溫低時可以稍微高一些不要超過150oC超過以后要釋放硫化氫二氧化硫有煙霧和刺鼻氣味尤其硫化氫對人是有害的不超過就不會釋放或釋放濃度很低不會超過環(huán)保允許的濃度不會達(dá)到引起刺激的濃度在美國拌鍋局部空間硫化氫二氧化硫排放濃度不超過10ppm1ppm 1mgm3 就可滿足要求在普通瀝青混合料拌和溫度下也不會超過這一指標(biāo)實驗過程中在1695oC的拌和溫度下檢測到的數(shù)據(jù)只有3-4ppm在145oC以下沒有檢測到有害氣體天津市環(huán)保局在拌和廠和攤鋪現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)在控制排放標(biāo)準(zhǔn)的120110大大小于控制的濃度所以在150oC以下使用硫磺改性是安全的22 加強(qiáng)安全保護(hù)如果是人

8、工投料在拌鍋周圍工作的工人要佩帶安全保護(hù)眼睛和防塵面具并要經(jīng)常換班作業(yè)現(xiàn)場操作只有攤鋪機(jī)手要適當(dāng)采取保護(hù)手段其他人員適當(dāng)避開下風(fēng)頭就可以23 加強(qiáng)檢測最好配備二氧化硫硫化氫濃度測試儀隨時測定釋放濃度要安排安全檢測人員及時監(jiān)控現(xiàn)場情況任何人進(jìn)入與瀝青混合料有關(guān)的加工容器之前都必須檢測硫化氫的濃度如果拌和溫度不失控只要有人隨時注意觀察即可24 實驗室操作時也必須控制溫度不超標(biāo)并要保持良好的通風(fēng)25 SEAM顆粒中的煙霧抑制劑長時間在高溫下會逐漸分解而釋放有害氣體所以不宜提前生產(chǎn)備料拌和出來的混合料立刻運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行攤鋪避免由于長時間的儲存造成釋放有害氣體3硫磺改性瀝青混合料的性能31 硫在瀝青混合料

9、中的作用硫磺和瀝青有很好的相容性對集料來講有很好的粘接性在拌和過程中骨料的強(qiáng)烈剪切作用把硫分散在瀝青相中在瀝青中溶解隨著時間的增長與瀝青部分化學(xué)結(jié)合部分形成結(jié)晶產(chǎn)生了下面的作用1使瀝青變的稀釋運(yùn)動黏度降低硫磺在70oC多開始軟化變?yōu)槟z狀體至115oC左右完全液化所以與瀝青相容后使瀝青的粘度降低使混合料變的容易拌和容易攤鋪和碾壓因此可以降低拌和溫度在135oC145oC最好下表為硫磺瀝青60oC135oC粘度當(dāng)溫度處在合適范圍內(nèi)運(yùn)動黏度低于普通瀝青115oC以下逐漸向粘稠發(fā)展粘度也越來越大所以終壓溫度要比普通混合料提高10度左右一般不低于90oC為好因為運(yùn)動粘度低所以很容易壓實從制作試件時看擊5

10、0次與擊75次的密度基本沒有區(qū)別所以碾壓很容易密實硫磺瀝青4060硫磺瀝青3070運(yùn)動粘度608651259運(yùn)動粘度1351824032使瀝青混凝土結(jié)構(gòu)增強(qiáng)在70oC以下硫磺是固體隨著時間的增長與瀝青部分化學(xué)結(jié)合形成結(jié)晶從而使結(jié)構(gòu)增強(qiáng)穩(wěn)定度提高尤其改善高溫穩(wěn)定性比較明顯同一級配的混合料比SBS改性動穩(wěn)定度要高很多是不改性混合料的5倍以上穩(wěn)定度值隨著時間的增長而增長施工后兩周內(nèi)增長最快以后仍有緩慢增長其低溫性能也相應(yīng)改善低溫小梁實驗斷裂后看到的是石子斷裂而不是剝離說明硫磺瀝青與集料低溫下的結(jié)合好所以說硫磺瀝青混合料的高溫性能和低溫性能都是很好的3使抗水損害的性能增強(qiáng)硫磺與集料有很強(qiáng)的附著性所以比

11、普通瀝青混合料抗水損害的能力提高很多而且很少產(chǎn)生裂縫不會產(chǎn)生泛油現(xiàn)象 下表是抗水剝離的性能實驗 浸水后骨料上保留粘結(jié)劑的百分比水中浸泡時間分普通瀝青40SEAM60瀝青50SEAM50瀝青15809095 30759095 45758595 60708090 2405580-90實驗方法修改后的ASTM D-1664可以看出隨著SEAM的比例增大抗水剝離的性能增加32 硫磺摻量的變化可以獲得全剛性半剛性柔性等各種性能的瀝青面層用等體積替代原則用等體積的硫磺替代部分瀝青獲得所需要的性能的瀝青面層硫磺的密度接近是瀝青的兩倍通過多次的實驗總結(jié)替代系數(shù)在1520范圍內(nèi)一般取17最后得出硫磺和瀝青的重量

12、比來SEAM瀝青 5050 獲得的是很硬的全剛性混合料按體積比計算大約替代了40左右的瀝青這種面層具有優(yōu)異的抗車轍性能但是柔性很低只能用于路基很好路面結(jié)構(gòu)剛性很大的情況這種混合料硬化較早必須快速操作終壓溫度不宜低于110oC在高溫下迅速達(dá)到所需的壓實密度另外這種比例的混合料排放的煙霧也是比較大的SEAM瀝青 4060 獲得的是半剛性的混合料大約替代了30左右的瀝青這種混合料的穩(wěn)定度比常規(guī)的瀝青混合料高因此路面具有較高的抗車轍性能同時又能保持足夠的柔度和較好的抗疲勞性能拌和溫度控制在140oC左右并可以按常規(guī)工藝進(jìn)行攤鋪和壓實可以適用于一般的道路的需要用的比較廣泛SEAM瀝青 3070 得到的是

13、柔性的混合料大約替代了20左右的瀝青這種混合料與常規(guī)的瀝青混合料性能基本相似穩(wěn)定性略好一些所有的工藝都與常規(guī)的相同采用什么樣的比例要根據(jù)該路的功能需要和路面設(shè)計的強(qiáng)度和剛度匹配來選擇33 SEAM混合料瀝青的選擇硫磺可以和所有瀝青配伍但是效果各有差別不同的瀝青不同的比例獲得的混合料性能不同使用比較軟的瀝青效果更能明顯的體現(xiàn)出來在天津地區(qū)采用AH90瀝青4060的比例實現(xiàn)的效果與SBS改性瀝青相近如使用較軟的瀝青要達(dá)到以上的效果就要增大SEAM的比例因此可根據(jù)瀝青供應(yīng)情況和需要達(dá)到的性能從實驗中確定合適的配比因為采用的是向混合料中投入SEAM顆粒所以可以選用認(rèn)為最合適的比例34 SEAM改性瀝青

14、獲得的方式因為硫磺的密度約是瀝青的兩倍用普通的方法不能使其混合均勻混合以后會很快地分離沉淀所以不能做成液態(tài)的改性瀝青使用因為采用直接投放在骨料的剪切作用下就能達(dá)到改性的目的也沒有必要投入很大的成本做成改性瀝青這樣可以根據(jù)需要選擇比例更為方便35 ARP的應(yīng)用 ARP是在SEAM的基礎(chǔ)上加入瀝青后制作出的改性瀝青粒料可以直接投放到攪拌鍋中使用交通部公路研究所進(jìn)行了實驗評價為它是一種非常特殊的瀝青改性粒料用它配制的瀝青混凝土有非常高的馬歇爾穩(wěn)定度和車轍實驗動穩(wěn)定度普通的瀝青混凝土無法與它相比另據(jù)美國俄勒岡大學(xué)土木工程系按照SUPERPAVE的低溫性能評價實驗證明同樣具有良好的低溫使用性能說明此材料

15、具有良好的使用性能使用ARP拌和混合料在津沽公路進(jìn)行試驗證明評價是符合實際的 使用SEAM的目標(biāo)配合比設(shè)計使用SEAM的瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計可以按常規(guī)的方法先設(shè)計出最佳油石比然后再按需要的比例計算出SEAM和瀝青的用量最后按照易于操作的原則調(diào)整確定最后的配比具體操作如下41 按照馬歇爾方法進(jìn)行操作確定集料級配曲線和油石比也可以用其它方法設(shè)計42 按設(shè)計好的集料級配通過調(diào)整瀝青和SEAM的用量作試配達(dá)到需要的馬氏穩(wěn)定度如需要獲得剛性面層就準(zhǔn)備用SEAM替代出約40的瀝青SEAM和瀝青的重量比為5050如需要半剛性面層就替代約30的瀝青重量比是4060柔性面層就替代出約20的瀝青重量比是307

16、0按照等體積原則替代因SEAM的密度接近是瀝青的兩倍替代一定體積的瀝青大約需要兩倍的SEAM實驗室研究和現(xiàn)場經(jīng)驗都表明不一定使用兩倍這就要選擇一個替代系數(shù)R數(shù)值在152范圍經(jīng)驗證明半剛性面層選擇R 17為好可以獲得混合料的最佳穩(wěn)定性和空隙率SEAM可以用下面的公式進(jìn)行計算SEAM瀝青總油石比 10000AR10000R-100PS R-1 APS R-1 式中A 常規(guī)混合料設(shè)計中瀝青含量重量百分比R SEAM替代系數(shù)理論計算R GSGA 據(jù)經(jīng)驗推薦R 1517半剛性面層一般取R 17PS 最終粘接料中的SEAM重量百分比舉例津沽公路實驗段AC20常規(guī)設(shè)計含油量 46 總含油量 10000461

17、7 546 10000 17 - 100 40 17-1 46 40 17-1 取總含油量 55SEAM 5540 22 瀝青 5560 33 此時瀝青是原比例的72也可以用簡單算法計算46的瀝青按照體積比307030的瀝青用SEAM替代4630 138 替代系數(shù)R 17需要SEAM13817 235 瀝青 4670 322可以調(diào)整為SEAM 23 瀝青 33 總含油量 5643 根據(jù)計算結(jié)果在實驗室進(jìn)行實驗大面積使用時要選擇5種SEAM和瀝青的不同比例進(jìn)行實驗對比來驗證設(shè)計的結(jié)果本項目只是按選頂?shù)?060比例實驗津沽公路AC20實驗結(jié)果是空隙率 51常規(guī)瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度 75 KN 動

18、穩(wěn)定度850次mmSEAM瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度 172 KN 動穩(wěn)定度6767次mm現(xiàn)場取樣14天以后的馬歇爾穩(wěn)定度 143KN津榆公路AC-25實驗結(jié)果如下類型含油量表觀密度gcm3馬氏穩(wěn)定度KN流值01mm動穩(wěn)定度次 mmSEAM 瀝青22 3325331523175800AH90瀝青4624794311780SBS瀝青4624911234525044 按照確定的用量進(jìn)行生產(chǎn)配合比的設(shè)計投入生產(chǎn) 使用SEAM的施工工藝51 混合料的拌和與普通混合料略有不同SEAM瀝青混合料拌和溫度在135oC145oC范圍氣溫高時可以選低限氣溫低時選高限比普通混合料低10度左右SEAM混合料拌和必須遵守

19、安全規(guī)則任何時候都不能超過150oC52 推薦使用自動添加SEAM的上料系統(tǒng)例如類似于礦粉添加系統(tǒng)或輸送帶到拌和倉組成的輸送系統(tǒng)少量生產(chǎn)也可以人工投料可以同時添加瀝青和SEAM由于硫磺熔點(diǎn)低所以很容易被熱瀝青熔化在正常的攪拌中分散不需要另外增加拌和時間關(guān)鍵是投料準(zhǔn)確拌和均勻必須嚴(yán)格檢驗拌和出的混合料的質(zhì)量杜絕不合格的混合料出廠53 SEAM顆粒含有減少氣味和煙霧的添加劑可以很好地發(fā)揮作用隨著溫度的增高和時間的增長逐漸揮發(fā)所以不宜提前生產(chǎn)拌和出的混合料立即運(yùn)到現(xiàn)場攤鋪54 SEAM混合料因為運(yùn)動粘度低比普通混合料容易攤鋪碾壓成型與SBS改性瀝青工藝相似攤鋪后立即碾壓為達(dá)到最大密實度碾壓溫度越高越

20、好最好在110oC以前完成一般用用鋼輪掛強(qiáng)振碾壓四遍然后用膠論碾壓兩遍即可最低終壓溫度不要低于90oC也不要過壓因為表面溫度冷卻較快過度碾壓容易在表面形成象毛發(fā)一樣的橫向裂紋 當(dāng)混合料配比中含天然砂或粗集料較多時碾壓時會移動這種混合料應(yīng)在120度140度之間碾壓在105120度時應(yīng)停止接近100度時完成終壓收光6硫磺改性瀝青混合料試驗路及施工工藝為了驗證硫磺改性瀝青混合料路用性能和充實室內(nèi)試驗研究成果總結(jié)該種混合料面層的施工經(jīng)驗于2002年8月在津沽公路面層和底面層2002年10月在津榆公路底面層分別施做AC13AC20AC25硫磺改性瀝青混合料效果良好61室內(nèi)試驗研究com政研究院按照廠方初

21、次提出的比例對ARP混合料及摻SEAM的瀝青混合料進(jìn)行了有關(guān)性能的研究研究對象為AC-16I混合料com據(jù)的技術(shù)規(guī)范和試驗規(guī)程JTJ032-94公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTJ052-2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程JTJ0582000公路工程集料試驗規(guī)程com AC-16I礦質(zhì)混合料級配及油石比的確定 AC-16I瀝青混合料礦料級配 表1篩孔 mm 通過下列篩孔mm的百分率19161329547523611806030150075級配1009528477054964103092481188770規(guī)范范圍10095100759058784263325022371628112171548摻

22、ARP混合料油石比為105全部為ARP用量摻SEAM瀝青混合料油石比為62其中AH-90瀝青占28SEAM占34此種比例是美國廠商按美國拉斯維加斯地區(qū)使用的情況提供的與天津市的情況不符所以有些實驗不理想com合料性能測試 1 馬歇爾穩(wěn)定度試驗 礦料加熱溫度為160拌合時ARP和SEAM顆粒直接投入而不需加熱成型溫度控制在140左右雙面各擊實75次對試件進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度及48h浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗結(jié)果用于評價瀝青混合料受水損害時抵抗剝落的能力試驗方法T0709-2000結(jié)果見表2 瀝青混合料馬歇爾試驗結(jié)果 表2混合料品種毛體積相對密度空隙率間隙率飽和度穩(wěn)定度KN流值01mm浸

23、水48h穩(wěn)定度KNA2460659189651 30230236S12491442154712 30297204S22495424152721 30367246注表中A摻105ARP混合料S1摻28AH90和34SEAM的瀝青混合料S2摻28AH90和34SEAM的瀝青混合料5的抗剝落劑三種混合料的穩(wěn)定度值超過試驗機(jī)量程30KN沒有測出具體數(shù)據(jù)2車轍試驗本試驗用以評價瀝青混合料的高溫性能測定其高溫抗車轍能力試驗溫度為60輪壓為07Mpa試驗方法T0719-1993結(jié)果見表3 瀝青混合料車轍試驗結(jié)果 表3混合料品種試驗溫度輪壓MPa動穩(wěn)定度次mm變異系數(shù)A600718217145S1600760

24、0948S260075299903低溫彎曲破壞試驗低溫彎曲試驗用以測試瀝青混合料在規(guī)定溫度和加載速率下抗彎曲破壞的力學(xué)性質(zhì)本試驗溫度為-10加載速率50mmmin結(jié)果用于評價混合料的低溫抗裂性能試驗方法T0715-1993結(jié)果見表4 瀝青混合料彎曲試驗結(jié)果 表4混合料品種抗彎拉強(qiáng)度RBMPa梁底最大彎拉應(yīng)變B彎曲勁度模量SBMPaA9151164×10-6786×103S18581455×10-6590×103S28611681×10-6512×103 4 凍融劈裂試驗 凍融劈裂試驗是在規(guī)定條件下對瀝青混合料試件進(jìn)行凍融循環(huán)測定混合料

25、試件在受到水損害前后劈裂破壞的強(qiáng)度比以評價混合料的水穩(wěn)定性試驗方法T0729-2000結(jié)果見表5 瀝青混合料凍融劈裂試驗結(jié)果 表5混合料品種未進(jìn)行凍融循環(huán)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度RT1MPa經(jīng)受凍融循環(huán)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度RT1MPa凍融劈裂比TSRA094029304S1182119652S2169128758注表中A混合料在經(jīng)受凍融循環(huán)后有一塊試件已經(jīng)破壞喪失承載能力S1混合料也低于規(guī)范要求說明實驗規(guī)定的比例有缺陷為此美方專門派專家進(jìn)行實驗和施工介紹了設(shè)計方法調(diào)整了配比指出原來的配比只適合于氣候炎熱瀝青又軟的情況天津市地區(qū)SEAM與AH90瀝青的比例不能大于406062 SEAM混合料試驗以及施工

26、工藝com 試驗路概況津沽公路 橫斷面 15m16m15m 結(jié)構(gòu)設(shè)計 二步二灰土30cm18cm二灰碎石18cm水泥穩(wěn)定碎石5cmAC-204cm AC13 試驗路結(jié)構(gòu) 用AC13AC20AC13AC20試驗路樁號 底面層01000220左半幅 表面層01400380左半幅津榆公路 橫斷面 15m12m15m結(jié)構(gòu)設(shè)計 30cm石灰土18cm二灰碎18cm水穩(wěn)7cm AC254cm AC13試驗路結(jié)構(gòu) 用硫磺AC25替代普通AC25試驗路樁號 外環(huán)線往東兩公里com 混合料配合比 1 混合料級配見表-6表-7表-8 AC13級配范圍 表-6篩孔mm通過下列篩孔mm的百分率161329547523

27、611806030150075級配1009928175814213062141289967規(guī)范范圍1009510070884868365324411830122281648AC-20級配范圍 表 7 篩孔mm通過下列篩孔mm的百分率26519161329547523611806030150075級配1009098387325994553673112251329270規(guī)范范圍100951007590628052723858284620341527102061448 AC-25級配范圍 表-8 篩孔mm通過下列篩孔mm的百分率31526519161329547523611806030150075級

28、配100998637386225123983252781951148060規(guī)范范圍1009510075906280577343633252254218321325818513372混合料油石比確定由于科研院的配比設(shè)計是按照美方初次提供的方法但是忽略了天津市的環(huán)境和使用瀝青的標(biāo)號不同所以SEAM比例太大不適用只采用了其設(shè)計的集料級配根據(jù)普通瀝青混合料確定的油石比含油量確定SEAM混合料油石比其方法見42條兩條試驗都皆按替代出30的瀝青重量比為4060則AC-13混合料普通瀝青油石比為54含油量為52計算SEAM瀝青 方法為總含油量 100005217 10000 17 - 100 40 17-1

29、 52 40 17-1 62SEAM 62×40 25瀝青 62×60 38 此時瀝青是原比例的3852 73AC-20 AC-25 普通瀝青油石比按48 含油量46計 則計算出SEAM混合料總含油量為55SEAM 55×40 22瀝青 55×60 33com 混合料生產(chǎn)與運(yùn)輸 1 混合料生產(chǎn)準(zhǔn)備 2 用料計算按內(nèi)摻法確定每盤用料情況以拌合機(jī)1000型為例AC-13每盤用料礦料940KgSEAM25 KgAH-90瀝青油38 KgAC-20每盤用料礦料945KgSEAM22 KgAH-90瀝青33 Kg裝袋準(zhǔn)備 分別以25 Kg和22 Kg重量裝在編織袋

30、中根據(jù)每天產(chǎn)量確定裝袋數(shù)量3設(shè)備改裝在拌缸處焊兩個投料孔做為每盤投放SEAM料用投料方式以人工投放4SEAM混和料生產(chǎn)溫度控制白料溫度140145 瀝青溫度150拌和時間干拌時間25S 濕拌時間30S在加入瀝青油的同時以人工在投料孔投入SEAM粒料混合料出口溫度控制在145左右下圖為SEAM混合料的拌和圖2 拌和SEAM混合料5SEAM混合料運(yùn)輸 運(yùn)輸方式與普通瀝青混合料運(yùn)輸方式相同在運(yùn)輸過程中要注意不要在半道停放必須及時運(yùn)到現(xiàn)場最好從拌和運(yùn)輸至現(xiàn)場時間控制在1小時內(nèi)com 混合料施工現(xiàn)就兩個實驗項目分別敘述如下津沽公路在8月28日31日施工天氣晴最高溫度32度上午9點(diǎn)開始拌和出廠溫度145度

31、運(yùn)距25KM運(yùn)至現(xiàn)場溫度為141度144度1混合料攤鋪 現(xiàn)場攤鋪混合料運(yùn)至現(xiàn)場即開始攤鋪其不同于其他瀝青混合料不要有壓車等料情況到現(xiàn)場后即可攤鋪攤鋪方法同一般瀝青混合料見圖3圖3 攤鋪SEAM混合料津沽公路2SEAM混合料碾壓碾壓設(shè)備戴那帕克CC422 雙鋼振動壓路機(jī)徐州YL20 膠輪壓路機(jī)碾壓方式以雙鋼振碾壓2遍初壓振壓4遍復(fù)壓 膠輪碾壓4遍終壓碾壓溫度控制初壓133138復(fù)壓118123 終壓9298 上述溫度皆現(xiàn)場實測溫度碾壓時要及時跟在攤鋪機(jī)后面碾壓終壓必須在90內(nèi)完成見圖4圖4 碾壓SEAM瀝青路面津沽公路3SEAM瀝青路面密度及平整度檢測 碾壓時沒有擁動現(xiàn)象比較容易壓實密度采用鉆芯

32、試驗法津沽公路檢測2點(diǎn)分別為989965 平整度以3m直尺檢測法其結(jié)果滿足規(guī)范要求4實驗安全情況檢測在拌和前幾盤料時由于熱料倉存料溫度高混合料拌和溫度高達(dá)1695度使用儀器INDUSTRIAL SCIENTIFIC TMX412 DRAGER MICRO PAC 6408420檢測到二氧化硫濃度3ppm硫化氫濃度3ppm攤鋪現(xiàn)場攤鋪機(jī)進(jìn)料斗周圍23ppm均在安全控制范圍之內(nèi)當(dāng)拌和溫度恢復(fù)正常以后幾乎檢測不到147150度的拌和溫度出料裝車時沒有檢測到二氧化硫和硫化氫現(xiàn)場接料斗操作工處大多時間檢測為零最大為2ppm攤鋪機(jī)后操作處最大為1ppm說明符合環(huán)保要求圖5為美國專家現(xiàn)場檢測二氧化硫和硫化氫

33、濃度津榆公路 10月15日鋪筑了第一條試驗段約1KM鋪筑時間上午1000下午400大氣溫度19度攤鋪機(jī)為ABG型攤鋪寬度6M碾壓設(shè)備DD130兩臺26噸膠碾一臺SEAM混合料攤鋪溫度一般在140度左右其中有兩車混合料因熱料倉存料溫度高超過169度混合料性能沒有發(fā)生變化但發(fā)現(xiàn)有臭雞蛋味攤鋪機(jī)攤鋪速度為3MMIN碾壓作業(yè)段長度20M鋼碾強(qiáng)振碾壓為4遍膠碾碾壓不少于兩遍但不宜大于4遍SEAM混合料屬于半剛性材料如碾壓遍數(shù)過多一般路表溫度已很低容易出現(xiàn)過碾現(xiàn)象施工過程中發(fā)現(xiàn)SEAM混合料對碾壓溫度要求比較嚴(yán)鋼碾碾壓必須在110度之前完成如低于110度碾壓表面出現(xiàn)象毛發(fā)一樣的橫向裂紋施工過程中如出現(xiàn)此種

34、現(xiàn)象應(yīng)立即用膠碾反復(fù)碾壓即可消除10月18日鋪筑了第二條試驗段約1KM 天氣陰時有毛毛細(xì)雨最低氣溫9度運(yùn)輸距離50KM早6點(diǎn)開始拌和9點(diǎn)開始攤鋪由于氣溫忽然降低又下著雨儲存時間長運(yùn)輸距離也長車內(nèi)有結(jié)塊現(xiàn)象又發(fā)現(xiàn)拌和設(shè)備計量發(fā)生了故障出現(xiàn)了沒有瀝青的混合料所以發(fā)生了局部松散的情況在用銑刨機(jī)銑料的時候發(fā)現(xiàn)比銑普通混合料要困難的多該路實驗攤鋪溫度130度左右采用DD130立刻掛強(qiáng)振碾壓四遍膠輪碾壓兩遍既達(dá)到密實要求終壓溫度已經(jīng)低于90度沒有發(fā)現(xiàn)可見裂紋下表為津榆公路SEAM混合料與普通混合料有關(guān)技術(shù)性能比較類型含油量表觀密度gcm3 馬氏穩(wěn)定度KN流值01mm動穩(wěn)定度次mmSEAM瀝青2233253

35、31523175800普通瀝青4624794311780攤鋪SEAM瀝青混凝土津榆公路碾壓SEAM瀝青混凝土津榆公路com SEAM混合料試驗結(jié)果在施工中我們?nèi)“韬秃玫牧霞艾F(xiàn)場鉆芯取樣做了部分試驗工作結(jié)果為AC-13型SEAM改性瀝青混合料試驗馬氏穩(wěn)定度N流值01mm密度gcm3動穩(wěn)定度次mm低溫彎曲破壞應(yīng)變101052324231011669同等條件下施做SBS AC-13混合料動穩(wěn)定度為2290次mmAC-20I型SEAM改性瀝青混合料試驗馬氏穩(wěn)定度N流值1mm密度gcm3動穩(wěn)定度次mm低溫彎曲破壞應(yīng)變-10124 139 298244567671335同等條件下施做SBS AC-20I混

36、合料動穩(wěn)定度為3505次mmAC-25I型SEAM改性瀝青混合料試驗馬氏穩(wěn)定度KN流值01mm密度gcm3動穩(wěn)定度次mm15232725366702同等條件下施做SBS AC-25I混合料動穩(wěn)定度為5250次mm SBS SEAM AC-25I混合料凍融劈裂試驗未進(jìn)行凍融循環(huán)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度RT1 MPa 經(jīng)受凍融循環(huán)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度RT2MPa凍融劈裂比TSR SEAM AC-25I10050895891 SBS AC-25I098083847從數(shù)據(jù)看出SEAM混合料的高溫性能和低溫性能都優(yōu)于SBS改性瀝青混合料com 天津市環(huán)保局環(huán)保測試 見附件7ARP瀝青混和料的應(yīng)用研究今年我們對A

37、RP改性瀝青混合料進(jìn)行了級配性能實驗研究并進(jìn)行了大面積應(yīng)用進(jìn)行分析研究并對其生產(chǎn)施工工藝進(jìn)行了研究31 級配及室內(nèi)研究com通瀝青砼含油量AC-20I型為44AC-13I型為49我們把此油石比 給美國專家美國專家據(jù)此提供出應(yīng)用ARP混和料含量的設(shè)計方案下述的各項試驗現(xiàn)場施工都是在此設(shè)計方案基礎(chǔ)上完成的見表8表9應(yīng)用ARP生產(chǎn)AC-20I型混合料設(shè)計方案普通瀝青設(shè)計含油量44表8以1000kg集料為基礎(chǔ)集料kgARPkg瀝青kg1000302272應(yīng)用ARP生產(chǎn)AC-13I型混合料設(shè)計方案普通瀝青設(shè)計含油量49表9以1000kg集料為基礎(chǔ)集料kgARPkg瀝青kg1000341307com況co

38、m1原材料性質(zhì)分析ARP粒料為固體顆料其表觀密度為1758瀝青瀝青為濱州AH-90重交通道路石油瀝青其性能見表10集料粗集料采用石灰?guī)r產(chǎn)地為薊縣天然礦細(xì)集料為天然砂產(chǎn)地為綏中礦粉產(chǎn)地為保定滿城石粉廠各種集料的試驗結(jié)果見表11表10序號試驗項目質(zhì)量要求實測結(jié)果1針入度25100g5s80100962延度15cm100 1003較化點(diǎn)環(huán)球法42524484閃點(diǎn)COC不小于2302785含蠟量蒸餾法不大于3-6密度15gcm3實測記錄10127溶解度三氯乙烯不小于99-8質(zhì)量損失不大于10-004針入度比不小于50682延度25cm不小于75100延度15cm表11試驗項目技術(shù)要求集料名稱10-30

39、mm碎石10-20mm碎石5-10mm碎石0-5mm碎石天然砂礦粉石料壓碎值28142142-洛杉磯磨耗損失30182123視密度gcm325283228282827279626572746對瀝青粘附性級455-吸水率20034047068-細(xì)長扁平顆粒含水洗法 0075mm顆粒含量1020104-砂含泥量3-08-堅固性12131416-54-親水系數(shù)1-09com2混合料級配確定AC-20I型ARP瀝青混合料的配合比按照級配標(biāo)準(zhǔn)采用試算法計算經(jīng)調(diào)查確定見表12AC-20I型ARP瀝青混合料試驗結(jié)果表13表13油石比毛體積密度gcm3穩(wěn)定度kn流值001mm空隙率飽

40、合度車轍次mm凍融劈裂強(qiáng)度比瀝青ARP合計30366634253913932727845276891備注礦粉實際用量4AC-20I瀝青混合料礦料篩分配合比計算表表12孔徑mm通過百分?jǐn)?shù)原材料通過百分?jǐn)?shù)配合后孔徑mm合成級配級配范圍10-20mm5-10mm機(jī)制砂天然砂石粉10-20mm5-10mm機(jī)制砂天然砂石粉381715237中值低限高限26510010010010010038017015023070265100010010010019100100100100100380170150230701910009759510016726100100100100276170150230701689

41、682575901322511001001001009517015023070132715716280951587810010010006149150230709560562527247574100956100001315022070475452183858236169167971000003137183702363933728461185658100000084133701182872720340637916710000005738700616521152703141379950000210970039915102001552179700000804680158010614007513118

42、190000020357007562648AC-13I型ARP瀝青混合料的配合比表14AC-13瀝青混合料配合比計算表表14孔徑mm通過百分?jǐn)?shù)原材料通過百分?jǐn)?shù)配合后孔徑mm合成級配級配范圍10-20mm10-20mm5-10mm機(jī)制砂天然砂石粉10-20mm5-10mm3-5mm機(jī)20制砂天然砂石粉2033020198中值低限高限16100100100100100100200330002001908016100010010010013288610010010010010017733000200190801329779759510095180909100100100100363000020019

43、0809580679708817502281672100992100009300200188804755625848682361671847089071000055001421728023644914536531183539964510000000080123801182823324410620176313100000000355980061752418300365170100000000133280031251712220152856979000000061178015951281600750809807000000020265007568648AC-13I型ARP瀝青混合料試驗結(jié)果表15表

44、15油石比毛體積密度gcm3穩(wěn)定度kn流值001mm空隙率飽合度車轍次mm凍融劈裂強(qiáng)度比瀝青ARP合計318366684250890293308452584788備注礦粉實際用量472ARP瀝青混合料試驗路及施工工藝研究為驗證ARP瀝青混合料路用性能驗證室內(nèi)試驗結(jié)果總結(jié)ARP瀝青混合料的施工經(jīng)驗我單位于今年在津沽公路大修工程應(yīng)用了ARP瀝青混合料現(xiàn)對試驗路情況及施工工藝分別論述com概況津沽公路是天津市通往塘沽新港南疆碼頭的重要干道交通量為 17197輛日今年大修245km 在底面層表面層全部應(yīng)用硫磺瀝青砼大修情況為1橫斷面15m-16m-15m路肩-路面-路肩2結(jié)構(gòu)設(shè)計舊路挖補(bǔ)2步18 cm

45、二灰碎6cmAC-20I型中粒式瀝青砼3cmAC-13I型細(xì)粒式瀝青砼3替代結(jié)構(gòu)AC-20SEAM瀝青砼施做19600m2AC-20IARP瀝青砼施做19600 m2AC-13IARP瀝青砼施做39200m2 22混合料配合比見前述內(nèi)容本次配合比即以前述配合比為準(zhǔn)com瀝青混合料的生產(chǎn)與運(yùn)輸施工一ARP瀝青混合料的生產(chǎn)1混合料生產(chǎn)準(zhǔn)備混合料生產(chǎn)采用國產(chǎn)間歇式瀝青拌和樓1500型在拌缸處焊兩個投料孔做為投放ARP料用并焊接存料平臺投料方式以人工投放或大批量生產(chǎn)可做成提升裝置見圖三2檢查拌合設(shè)備及操作系統(tǒng)專業(yè)人員對拌和加熱操作系統(tǒng)進(jìn)行檢查各有關(guān)人員到位3上料粗配根據(jù)各種料級配計算的百分?jǐn)?shù)進(jìn)行初配進(jìn)

46、拌缸加熱加熱1401454加熱后的集料進(jìn)入各熱料他按級配進(jìn)行計量細(xì)配進(jìn)入拌缸拌和干拌8s5集料加熱同時瀝青油進(jìn)行加熱加熱溫度控制在1306集料干拌8s后同時加入ARP粒料和瀝青油進(jìn)行拌和拌和時間為40s7成品出料拌和后成品出料出料溫度控制在145左右二ARP混合料的運(yùn)輸運(yùn)輸方式與普通瀝青混合料運(yùn)輸方式相同在運(yùn)輸過程中中途不能停車及時運(yùn)至現(xiàn)場攤鋪一般時間從出廠到攤鋪完控制在115小時基本無有害氣體產(chǎn)生三ARP瀝青混合料的攤鋪見圖四硫磺瀝青砼的攤鋪方式與普通瀝青砼一致但應(yīng)在攤鋪機(jī)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口位置設(shè)置紗布等濾網(wǎng)防止揮發(fā)的硫化物被吸入發(fā)動機(jī)造成發(fā)動機(jī)損害 圖五 攤鋪溫度控制在135145之間圖六由于其對溫度要求較高所以不準(zhǔn)打備料同時盡可能的減少壓車攤鋪時攤鋪機(jī)相對應(yīng)放慢速度以保障隨到隨鋪操作手采取防護(hù)措施四ARP瀝青砼的碾壓碾壓設(shè)備戴那帕克CC422雙鋼振壓路機(jī)徐州YL20膠輪壓路機(jī)AC-20IARP瀝青砼碾壓圖七雙鋼振壓路機(jī)靜壓向前振動向后各兩遍碾壓溫度在17>20135之間膠輪壓路機(jī)碾壓一遍即可宜高于105碾壓速度控制在45kmhAC-13I型ARP瀝青砼碾壓圖八雙鋼振向前靜壓一遍向后振動碾壓一遍初壓溫度為120135終了溫度控制在110碾壓時應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)碾壓以保證溫度碾壓作業(yè)段長度宜為3050m24ARP瀝青砼的質(zhì)量檢測下面幾組生產(chǎn)配合比試驗結(jié)果在生產(chǎn)過程中每天取料室內(nèi)