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温拌沥青混合料施工技术规范
[ 编辑:admin | 时间:2012-07-02 16:57:46 | 浏览:2896次 | 来源: | 作者: ]

温拌沥青混合料施工技术规范
北京罗建科技有限公司

 

        所谓温拌沥青混合料(Warm Mix Asphalt,简称WMA),就是通过一定的技术措施,使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工,同时保持其不低于HMA的使用性能的沥青混合料技术,也称为温拌沥青技术。是目前逐步在推广的一种新工艺,新技术。其技术关键是在不损伤HMA路用性能的前提下如何降低沥青在较低温度下的拌和粘度。目前,国际主流温拌技术主要通过外加材料降低沥青混合料的高温粘度来实现。同时,先进的温拌沥青技术完全可以使温拌沥青混合料更优于热拌沥青混合料的性能,但由于其较低的拌和及压实温度,使其与热拌沥青混合料相比还有更多多优点。
(1)增加路面的使用寿命。由于其先进的温拌沥青技术使沥青混合料在较低的温度下拌和,降低了沥青在高温下的老化(研究显示,当温度高于100℃时,沥青温度每提高10℃,其老化速率将提高1倍,而温拌沥青混合料工作温度的降低,显著降低了沥青混合料的老化现象)。同时由于其温拌剂的特殊性能在拌合过程中(前期)降低了沥青的粘稠度,这样不仅提高了拌合楼的生产能力,而且在碾压过程中保证了更高的压实度。(后期随着时间的推移沥青的粘稠度会逐步的提升)。同时由于其特殊的性能在空隙率很小的情况下又保证了混合料中更高的沥青含量。因此由于温拌技术的加入使路面不仅有更好的承载能力(无车辙)又有良好的柔韧性(不开裂)增加路面的使用寿命。
     (2) 降低拌和成本。由于拌和温度下降40~60℃,石料加热温度、沥青保温温度下降。拌和和裹覆难度下降,拌和能耗和机械损耗也相应下降。温拌沥青混合料的拌和温度介于热沥青混合料和冷沥青混合料之间,拌和温度一般保持在100~120℃,摊铺和压实路面的温度为70~100℃,相对于热拌沥青混合料,温度降低了50℃左右,相当于生产1t混合料将节省2~3. 5 kg燃油,即与热拌沥青混合料相比可节约40%的能源消耗。
      (3) 减少有害气体以及粉尘的排放量,降低环境污染、改善工人工作环境质量。单位混合料成品的燃油消耗减少,本身就会显著降低拌和过程当中的有害
气体和温室气体的排放(据实验测试:在生产沥青混合料的过程中。温度每升高10℃,每一吨混合料将产生0.9千克的二氧化碳排放量);由于拌和温度的下降,
沥青混合料在拌和到现场压实的整个过程中产生沥青烟雾粉尘污染均会明显减少。在摊铺过程中,基本可以实现无烟尘作业。工人劳动条件显著改善,沥青路面对工人健康损害减轻;同时,混合料拌和沥青路面作业对道路沿线居民的生理影响也显著减少。
用温拌沥青技术,路面在施工时可节省加热燃油30%到50%,可使二氧化碳排放减少46%,一氧化碳减少约2/3,二氧化硫减少40%,氧化氮类气体减少近60%,而摊铺时产生的有毒的“沥青烟”,能减少达90%,这在很大程度上保护了环境和施工技术人员的身体健康。
 (4) 延长施工季节,增加沥青路面施工的灵活性、便利性。由于料温与环境温度的差异缩小,温拌沥青混合料的储运过程中降温速率下降,允许储存时间和运输时间均显著延长。温拌沥青混合料卸车时料车底部因低温产生粘结和混合料粘料车现象也显著减少。
     (5)  降温速率减缓,混合料的可压实时间显著延长,压实更有保障;同时,更易于边角和补救位置的手工操作;温拌混合料对路表和环境温度的要求相对低,路面施工季节和日施工时间延长,比热拌更适合夜间、低温施工。
 (6) 延长沥青混合料拌和设备使用寿命,降低设备使用成本。由于生产温度的降低,混合料生产过程中对钢铁制的生产设备的损耗也相应降低,可以延长设备使用期,降低成本;另外,温拌沥青混合料的生产备料或余料,均可灵活而有效地存储较长时间,增加了生产能力,降低了有关厂家的设备损耗;同样,沥青拌和厂家的产品使用范围也随之扩大,温拌沥青混合料一旦铺设完成,路面就可迅速投入使用,使工期提前。
 (7) 较快的开放交通。由于温拌混合料在大于70℃即可初压,40℃完成压实后,其温度已经处在较低水平,在碾压完成后可以较快的开放交通从而减少施
工作业对交通的干扰。并且周围环境高于-15℃就可以施工,更是解决了施工季节限制的问题。

(8)旧料再利用。旧料的惨配比例可达到40-50%,有效地解决了旧料再生问题,可有效的降低筑路造价,减少污染。
                            

    目前的温拌技术主要有,矿物法、温拌泡沫技术法、基于表面活性剂的技术,以及有机添加剂法。
   我公司生产销售的“BMH-2”型温拌剂,正是通过添加低熔点的有机添加剂到沥青混合料中,临时改变沥青胶结料的粘温曲线来实现降低混合料的拌合温度的目的。利用施工过程中临时降低粘度的方法来降低沥青拌和、摊铺的施工温度,在再次冷却后很快得以恢复,从而达到热拌沥青混合料的性能,由于添加剂中还加入有效的増粘成分,使得成型的路面寿命得以大幅提高。

一、 温拌沥青混合料的施工温度范围

温拌沥青混合料施工技术规范二、温拌SBS改性沥青混合料的施工温度范围

工    序 SBS I-C SBS I-D
沥青加热温度℃ 160~170 160~170
集料加热温度 120~140  
沥青混合料出料温度℃ 100~120 110~125
SMA出料温度℃ 110~125 115~130
混合料储存温度℃ 拌和出料后降低不超过30℃
摊铺温度,不低于℃ 85 90
初压温度,不低于℃ 75 85
终压温度,不低于℃ 40 45
正常施工温拌界定温度℃ ≤120(SMA为125)
低温施工温拌界定温度℃ ≤125(SMA为130)

三、温拌橡胶沥青混合料施工温度范围

施工条件 正常施工 低温施工
矿料加热温度℃ 110~140 120~150
沥青加热温度℃ 175~195 175~195
混合料出料温度℃ 100~125 120~135
温拌界定温度℃ 130 140
摊铺温度,不低于℃ 85 90
初压温度,不低于℃ 70 75
终压温度,不低于℃ 40 45
四、温拌沥青混合料沥青路面的最低施工温度(见下表)的规定。
3cm厚的薄面层、2.5cm以下的超薄面层不适合于低温施工,应避免寒冷季节大风降温天气的施工。每天施工开始阶段宜采用较高温度的混合料。


温拌沥青混合料适宜施工温度条件和最低摊铺温度(℃)


下卧层表面温度(℃)
相应于下列不同摊铺层厚度的最低摊铺温度(℃)
     普通沥青混合料       改性沥青混合料
40~50mm 50~80mm >80mm 40~50mm 50~80mm >80mm
2~6 100 90 80 110 100 90
6~10 90 85 80 100 90 80
10~15 80 75 70 90 85 80

五、温拌沥青混合料的生产及运输
1,温拌沥青混合料的生产工艺流程,遵从不同技术类型的要求。
2,温拌添加剂添加设备要具备准时、足量、自动化添加的功能,应采用配套的专用设备。
    3,温拌沥青混合料的降温速度相对较慢,在铺筑试验段的基础上,混合料的运输距离和运输时间,可在热拌沥青混合料的基础上放宽。  

六、温拌沥青混合料的摊铺及碾压工艺
    1,摊铺机熨平板需提前半小时预热,坚决避免摊铺面因过薄而出现拉带裂纹。在改性沥青或者较低气温施工时,应尽量避免在摊铺面进行人工补料等操作。温拌沥青混合料的粗细料离析和温度离析明显下降时,可以不采用转运车。
    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要求,以达到最佳效果。
 具体如下:
a) 摊铺宽度不超过6m时需要配置2台钢轮压路机,1台轮胎压路机;摊铺宽度超过6m时采用2~4台钢轮压路机,2台轮胎压路机。针对不同的气候特征,推荐碾压机械组合见下表
  正常施工的碾压组合
组合类型 初压(遍数)    复压(遍数)    终压(遍数)
适宜   最大   适宜    最大   适宜   最大
钢轮 2~3 振动 3 振动 3~5 振动 5 振动 2~3 静压 3静压
胶轮    --   --   4~5  6    
低温施工的碾压组合
组合类型 初压(遍数) 复压(遍数) 终压(遍数)
  适宜   最大   适宜   最大   适宜   最大
钢先型 1 钢轮振压   5~6轮胎   7 2~3钢轮静压   3
胶先型 2~3轮胎   3 2~3钢轮振压   3 2~3钢轮静压   3
b) 气候条件不利因素多时,胶轮压路机进行初压有助于保证压实效果,但是为了避免轮迹需尽早安排钢轮振动压路机压实。

           橡胶改性沥青混合料及SMA施工的碾压组合
组合类型 初压(遍数)    复压(遍数)    终压(遍数)
适宜   最大   适宜    最大   适宜   最大
钢轮 2~3钢轮静压 4钢轮振压 5 1~2 静压 3静压
胶轮    --   -- 3~4  4    
c) 温拌沥青混合料在碾压作用下,沥青胶浆的挤出效应与热拌时有显著的不同,在复压阶段可以采用轮胎压路机部分替代钢轮振动压路机碾压。
七、 沥青混合料的检验
温拌沥青混合料的现场取样和成型必须连续进行,料温下降到失去工作性后
不允许重新加热后再成型。一般要求,取样量要至少为试验需要量的3 倍,取样时立即测温,温度应在允许出料温度范围内。样品运输途中要注意保温,料温下降超过30℃的混合料,不允许使用。取回的样品立即放入恒温箱内,样品堆积厚度不低于8cm,恒温1~2h后进行成型实验。沥青混合料的检验频度和质量要求见下表:


沥青混合料的检验频度和质量要求
       项  目 检验频度及单点检验评价方法 质量要求或允许偏差
高速公路、一级公路、城市快速路、主干道 其他等级公路
混合料外观 随时 观察集料粗细、均匀性、离析、油石比、色泽、冒烟、有无花白料、油团
拌和温度 沥青、集料加热温度 逐车鉴测评定 符合本规范规定
混合料出厂温度 逐车鉴测评定 符合本规范规定
逐盘测量记录每天取平均值 符合本规范规定
 矿料级配筛孔 0.075mm
逐盘在线检测
±2%(2%)    ---
=2.36mm    ±5%(4%)    ---
=4.75mm ±6%(5%)    ---
0.075mm 逐盘检查,每天汇报一次取平均值评定 ±1% ---
=2.36mm ±2%    ---
=4.75mm ±2%    ---
0.075mm 每台拌和机每天1~2次,以2个试样的平均值评定 ±2%(2%) ±2%
=2.36mm ±5%(3%) ±6%
=4.75mm ±6%(4%) ±7%

沥青用量(油石比)
逐盘在线检测 ±0.3%    ---
逐盘检查,每天汇报一次取平均值评定 ±0.1%    ---
每台拌和机每天1~2次,以2个试样的平均值评定 ±0.3%    ±0.4%
马歇尔试验:空隙率、稳定度、流值 每台拌和机每天1~2次,以4~6个试件的平均值评定 符合本规范规定
浸水马歇尔试验 必要时(试件数同马歇尔试验) 符合本规范规定
车辙试验 必要时(以3个试件的平均值评定) 符合本规范规定
注:括号内的数字是对SMA的要求。
八、 施工过程中的质量控制标准
    必须随时对铺筑质量进行评定,质量检查的内容、频度、允许差应符合下表规定:
温拌沥青混合料路面施工过程中质量检验评定标准
项目 检查频度 质量要求或允许差
外观 随时 表面平整;无油斑、离析、轮迹
接缝 随时 紧密、平整、顺直、无跳车
施工温度 随时 符合规范规定
压实度 1组/2000m²一组 实验室标准密度的97%(98%)最大理论密度的93%(94%)
厚度 中、底面层 每/2000m²一点单点评定 -4mm
上面层 每/2000m²一点单点评定 设计值的-10%
总厚度 每/2000m²一点单点评定 设计值的-5%
平整度标准差 每车道连续检测 中、下面层为1.6,上面层为1.2
宽度 2处/100m 不小于设计宽
纵断面高度 3处/100m ±10mm
横坡度 3处/100m ±0.3%
渗水系数 1次/200m/车道 中下面层120ml/min,上面层60ml/min(80ml/min)
上面层摩擦系数 1处/200m 符合设计
上面层构造深度 1处/200m 符合设计
注1:括号中的数值是对SMA的要求。
注2:对厚度小于3cm的超薄面层或磨耗层、厚度小于4cm的SMA表面层,钻孔试样表面形状改变,难以准确测定密度,可免于钻孔取样,严格控制碾压工艺。

北京罗建科技有限公司



附录一       BMH-2型温拌添加剂的项目成效
1、经济效益分析
1.1材料成本 
(1)增加成本:温拌添加剂添加量为0.45Kg/吨混合料(沥青用量的1%)(单价:117元/Kg),成本增加52.65元/吨混合料。
(2)节省的成本:内参法(添加剂0.45Kg/吨混合料+稀释剂1.5Kg/吨混合料=1.8Kg/吨混合料)替换节省沥青1.8Kg/吨混合料,约省10元;燃油节省约2.5Kg/吨混合料,约节省9元;
实际增加成本约33.65元/吨混合料。

1.2其他经济效益
(1)延长施工季节至少3个月,经济效益远远大于添加剂增加的成本,长大隧道施工不需要通风设备。
(2)有效解决远距离运输、低温下施工问题,节约路面的养护成本。
(3)有效提升拌和楼的生成能力,事实证明能提升10%-20%的拌和能力。
1.3环保效益分析
  (1)节能
混合料类型 出料温度 燃油消耗量 温拌节能
热拌沥青混合料 170℃ 7.3Kg 22%
温拌沥青混合料 120℃ 5.3Kg
(2)减排
测试项目 单位 热拌 温拌 降幅(%)
二氧化碳 mg/m3 3 1 67
碳氧化合物 mg/m3 128 21 83.6
一氧化碳 mg/m3 400 29.5 92.6
二氧化硫 104mg/m3 69.5 34.5 70.3
烟尘 mg/m3 0.06 0.03 50


按照我国年消耗2亿4千万吨的沥青混合料温拌计算,减排的贡献如下表:

热拌转化温拌的比例 10% 25% 50% 100%
CO2排放减少量(吨/年) 421987 1054944 2109888 4219776

摊铺现场减排数据
测试数据 单位 热拌 温拌 降幅(%)
沥青烟 mg/m3 20.2 1.9 90
苯可溶物 mg/m3 19.5 0.58 97
苯并芘 µg/m3 0.93 0.49 47.3

(3)改善施工条件
 温拌技术显著减少了温室气体的排放量与其他有害物质的排放量,因此技术的应用可以改善施工作业条件,有利于施工人员的健康。
2、社会效益分析
我国经济快速增长,各项建设取得了巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价。2007年国务院做出了加强节能减排的工作部署,要求确保国家“十一五”规划提出的节能降耗和污染减排目标。

节能减排目标的实现。
传统热拌沥青混合料拌合楼出料温度在150℃~180℃,生产和摊铺时的环境污染严重,能耗高,并且高温下会导致沥青老化,影响路面的路用性能。然而温拌技术(BMH-2)的温拌温度可以降低40℃~50℃,现场的摊铺温度控制在90℃~110℃,现场看不见烟气和热量的排放,温拌技术在降耗、减排、操作性、人性化施工及路面再生方面的发展,对于交通基础设施可持续发展及和谐发展,具有战略意义。

附录二
BMH-2与Evertherm温拌技术的对比分析
温拌类型
比较项目
BMH-2 Evertherm
产品状态 浓缩液 浓缩液
温拌机理 基于乳化沥青平台 基于乳化沥青平台
添加量(沥青用量) 0.8~1.2%,最佳用量1% 5/100—10/90,最佳用量5.5%

添加工艺
产品在沥青开始喷洒时同步添加,不影响搅拌时间。 产品在沥青开始喷洒后延时3秒喷入,喷入时间控制在8秒内,且必须保证在沥青喷洒结束之前完成该产品的喷洒


添加所需设备
主要包括四部分:
(1)喷洒系统
(2)电气控制系统
(3)信号接入系统
(4)管道内部循环系统
主要包括四部分:
(1)喷洒系统
(2)电气控制系统
(3)信号接入系统
(4)管道内部循环系统

添加时注意事项

正常搅拌
考虑到该产品在拌合缸内产生气体的反冲力可能会影响到矿料的计量,需要在拌合缸设置排气口,以迅速释放产生的水蒸气
沥 青
及 沥
青 混
合 料
施 工
过 程
温 度
沥青加热温度 不变 140℃—150℃
集料加热温度 110℃—130℃ 130℃—145℃
沥青混合料出料温度 冬夏两季不低于110℃ 冬季不低于130℃夏季不低于125℃
沥青混合料到场温度 不低于90℃ 不低于120℃
摊铺温度 不低于80℃ 不低于120℃
初压温度 不低于70℃ 不低于100℃
碾压终了温度 不低于40℃ 不低于70℃
温 拌混 合料 性能 高温稳定性
(抗车辙能力)
明显提高混合料的高温稳定性 对高温性能有所改善,但增幅相对稍低
抗水损害性能 基本不透水 略有降低,合理掺量下能满足规范要求
低温性能 优秀 略有改善

应 用 领 域
隧道、寒冷地区、薄层罩面等沥青混凝土的摊铺(-15℃以上即可施工) 隧道、寒冷地区、薄层罩面等沥青混凝土的摊铺(5℃以下不能施工)


价格对比分析表

产品名称 在沥青内的添加量 1吨混合料内的质量 单价 1吨混合料内所增加成本 备注
Evotherm 10% 45×10%=4.5㎏ 18000元/吨
(18元/㎏)
18元/㎏×4.5㎏=81元  
Evotherm 最佳参入量5.5%
 
45×5.5%=2.475㎏ 18000元/吨
(18元/㎏)
18元/㎏×2.475㎏=44.55元  


Schloss-0℃


最佳添加量1%


45×1%=0.45㎏


117000元/吨
(117元/㎏)

117元/㎏×0.45㎏=52.65
 
1吨混合料节约沥青2㎏
(2㎏×5元/㎏=10元)
温度从170℃降到120℃可节省燃油2.5kg
  (2.5kg×3.6元/kg=9元)
实际增加成本:52.65元—10元—9元=33.65元



通过对比、实践证明 BMH-2型温拌剂有以下几个特点 :

1、比Evotherm产品降低温度更低20—30℃
2、压实度能达到96%以上。
3、基本不透水
4、有效解决低温施工,施工温度在-15℃以上即可
5、可有效提升拌和楼20%的拌和产量
6、保温性能好,有效解决长距离(8小时以内)的运输问题
7、节能环保(节能降耗40%,减少沥青黑烟排放90%)
8、有效解决超薄层(3cm以下)的施工问题
9、有效解决旧料再生问题(旧料掺配比例40~50%)

附录三
              温拌温铺的施工工艺 
1、 配料:配料就是把温拌添加剂的原液和稀释剂混合均匀。
首先以一吨集料为单位根据设计的油石比计算出沥青的用量,再以沥青用量的1%计算出温拌剂的用量。再根据温拌剂与稀释剂以1:3的比例计算出稀释剂的用量。然后把稀释剂与温拌剂原液混合后搅拌均匀即可使用。特殊情况视现场情况而定。  
2、 设备的安装及调试
   第一步  选好设备的安装地点,因为温拌混合液是以内掺法  
   直接加到沥青计量罐与沥青同时加注的,添加设备应选在离计量罐较进的地方,并且能有地方进行混合液的配比。
       第二步  把电机与流量计对接,再把管道的一头插入到计量  
罐,另一头接到流量计上的卡槽内。
       第三步  把定位控制仪安装到操作室内,需要380伏的电源和带电压的沥青添加时的信号,最好是能接到添加沥青的电磁阀上以
保证和沥青的同步性。
       第四步  电机的电源和流量仪的信号要由控制仪接出,
   第五步  调试控制仪:根据拌合楼拌合能力计算出每盘料需


要添加多少公斤的温拌混合料,再以混合料的比重计算出体积(升)(温拌的流量计是以升为单位的)。在控制仪上以仪表面板上设置要求进行设置,1,设置流量(升),2,设置批次,批次是拌合的次数设置到最大值即可,3,设置间隔时间,间隔时以间设置比每盘料的拌合时间少10秒即可。设置完毕直接按运行就可以了。
3、 试机:用一截短一点的管道一头接到流量计上,一头插在混合好的温拌料桶内,打开已经接好的设备试验一下是否运转正常。
4、 开始生产:如果是前面没有生产刚刚开机的话,因为机器还是凉的,前两盘料的石料温度要稍稍的高一些,而后温度逐渐降到标准即可。具体情况视现场而定。
5、 生产过程的注意事项:第一,温拌剂与稀释剂配料时一定要掌握好配料的比例把误差3%。第二,配料的工人一定要经常搅拌温拌混合料以保证混合料的均匀性。第三,一定要保证混合料的及时供应和设备的正常运转。


 
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