1、沥青混合料生产工艺

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热拌沥青混合料生产工艺

沥青混凝土路面具有良好的行车舒适性和优异的性能,建设速度快,维修费用低,为此,各等级公路绝大部分都使用沥青路面。热拌沥青混合料是当前沥青混凝土路面施工的主要方法,也是沥青混凝土路面施工的关键环节,主要依靠先进的搅拌设备,将优质的组成材料,经科学合理的配置,进行充分的加热拌和,达到精确、均匀的路用混合料材料。

1工艺特点

成套大型机械施工,循环往复式作业,质量容易得到保证。

2适用范围

适用于高速公路、一级公路及以下等级公路沥青混合料(含SMA混合料)生产。

3工艺原理及设计要点

3.1工艺原理

将不同规格的冷砂、石料经冷矿料储存及配料装置的给料机进行初配后,由冷矿料输送机送至干燥筒烘干、加热后从滚筒排出,由热矿料提升机送入筛分装置进行二次筛分;筛分好的各种砂、石料分别储存在热储料仓的隔仓内,然后按预先设定的比例先后进入热矿料称料斗内称重计量,此外,储存在保温罐内的热沥青由沥青输送泵经带保温的沥青管道,抽送至沥青称量桶内称重计量;各种材料按配合比分别计量后,按预先设定的程序先后投入到搅拌器内进行强制搅拌,掛待拌和均匀后,或直接卸入运输车中,或送至成品料储存仓内暂时储存。

3.2设计要点

3.2.1热拌沥青混合料的种类

热拌沥青混合料(HMA)适用于各种等级公路的沥青路面。其种类按最大粒径、矿料级配、空隙率划分见表1。

3.2.2沥青混合料配合比设计

沥青混合料的级配范围应根据公路等级、气候、交通条件及设计要求,在《公路沥青路面施工技术规范》JTJ F40-2004表5.3.2-1~5.3.2-7中选定。

1)沥青混合料配合比设计一般采用马歇尔(Marshall)法,其技术要求应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTJ F40-2004表5.3.3-1~5.3.3-4及表5.3.4-1~5.3.4-4的规定。改性沥青混合料,应进行高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳定性能等试验,其技术指标应按《公路改性沥青路面施工技术规范》JTJ036-98及有关公路沥青路面设计、施工规范的规定。必要时,应进行耐久性能、抗老化性能等方面的试验。

2)沥青混合料配合比设计分三阶段,即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段。三阶段设计合格后即可开展大规模施工。

(1)目标配合比设计阶段

①确定各矿料的组成比例。分别用各施工单位实际使用的矿料进行筛分,用计算机或图解计算各矿料的用量,使合成的矿料级配在给定的级配范围内,特别是0.075mm、2.36mm、4.75mm三档筛孔通过率必须符合级配要求并并尽量接近中线。

②确定沥青混合料拌和和击实温度。将选用的沥青取样进行60℃、135℃、175℃运动粘度试验,绘制粘—温曲线(或沥青公司提供的粘温曲线),以粘度170±20mm2/s时的温度作为拌和温度;以280±30mm2/s时的温度作为击实温度。在现场无条件进行运动粘度试验时,也可以根据沥青供应商推荐的温度范围确定拌和温度和击实温度。

③确定沥青的最佳油石比。用以上计算确定的矿料组成和根据经验估算的油石比,按0.5%间隔变化,取5个不同的油石比,在实验室用小型拌和机在规定的拌和成型温度范围拌和沥青混合料。试模和底座应按规定预热,按规定的击实次数和温度范围成型Marshall试件。

④进行Marshall试验,测定马歇尔稳定度及流值等物理力学性质。对于AC-25及以上混合料,由于粗集料的尺寸超过了26.5mm,按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)的规定,配合比设计时可以用26.5~13.2mm的集料等量取代大于26.5mm的集料用量,成型马歇尔试件。根据上述试验结果绘制密度、饱和度、空隙率、稳定度、流值—油石比曲线,求出相应于密度最大的油石比a1,相应于稳定度最大的油石比a2,相应于空隙率中值的油石比a3,计算最佳沥青用量的初始值OAC1:OAC1=(a1+a2+a3)/3。

⑤根据以上曲线求出满足沥青混合料技术指标的沥青用量范围OACmin~OACmax,计算中值OAC2:OAC2=(OACmin+OACmax)/2 。检查OAC1是否在OACmin~OACmax范围内,若不在,就应调整级配,重新进行以上试验;若在根据OAC1和OAC2综合确定最佳油石比OAC。一般OAC 可取OAC1和OAC2的中值,必要时可根据气候、交通量等实际情况进行优化选择。

⑥按照以上方法确定的配合比试拌混合料,检验动稳定度、残留稳定度等。如果各性能均满足要求,就以此配合比为目标配合比。如果任一指标不满足要求,就应分析原因,调整油石比范围或矿料级配,重新进行以上试验,直至完全合格,找出最佳级配和最佳油石比为止。

(2)生产配合比设计阶段

对间隙式拌和机,必须从二次筛分后的各热料仓分别取样进行筛分,以确定各热料仓的材料比例,使矿料合成级配接近规定级配范围,供拌和机控制室使用,同时反复调整冷料仓进料比例以达

到供料均衡。由于不同的拌和机各振动筛孔径不同,以及振动筛的倾角和震动强度均有差别,各相应热料仓的矿料筛分结果也不相同,因此应对每台拌和机进行沥青混合料生产配合比的计算,并取目标配合比设计的最佳沥青用量、最佳沥青用量±0.3%等三个沥青用量进行马歇尔试验,确定生产配合比的最佳沥青用量。如果以上三个油石比的混合料试件的各项试验结果符合规定,则取OAC为生产配合比的最佳油石比;如果其中一个油石比不能符合规定,则应再补做油石比相差±0.3%的一组混合料试件进行检验,并取符合规定中间油石比做为生产配合比的最佳油石比。

(3)生产配合比验证阶段

拌和机采用生产配合比进行试拌、铺筑试验段,并用拌和的沥青混合料及路上钻孔的芯样进行马歇尔试验检验,由此确定生产用的标准配合比。标准配合比应作为生产控制的依据和质量检验的标准,一旦确定就不应随便更改,只有当材料

发生变化时才进行必要的调整。标准配合比的矿料级配应严格控制在0.075mm、2.36mm、4.75mm和4.75mm与最大粒径的中间粒径(如果4.75mm与最大粒径之间的档次为偶数,取两个中值中较小一级的粒径)四档的筛孔通过率接近要求级配。当所有指标经检验均合格后即可正式施工,如果有的指标不合格应分析原因,进行适当调整后再进行验证。

4工艺流程

4.l沥青混合料生产工艺流程

沥青混合料生产工艺流程见图1。

4.2改性沥青生产工艺流程

改性沥青生产工艺流程间图2。

4.3乳化沥青生产工艺流程

乳化沥青生产工艺流程见图3。

图1 沥青混合料生产工艺流程图

图2 改性沥青生产工艺流程图

图3 乳化沥青生产工艺流程图