市政道路SEMA沥青混合料的施工及材料控制.doc

浅谈市政道路SEMA沥青混合料的施工及材料控制【摘 要】本文介绍的温拌沥青混合料法生产的沥青混凝土降低沥青混合料生产和摊铺时所需要的温度，改善沥青混凝土路面施工过程中的环境污染。seam改性沥青混合料能够充分发挥硫磺的改性作用，提高沥青混合料的使用性能，全面提高了沥青路面的强度、耐久性及其抗车辙能力。【关键词】沥青混凝土；温拌技术；硫磺改性沥青沥青混凝土的生产是路面质量控制的关键环节，混合料拌和质量的优劣，直接影响着路面的工程质量。目前，一些欧洲国家正在采用一种新工艺，用摊铺时所需要的温度和降低沥青混合料生产，来改善沥青混凝土路面施工过程中的环境污染，以达到欧盟标准。该项新技术被称为温拌沥青混合料。和以往传统的冷拌沥青混合料(20以下)和热拌沥青混合料(135165)不同，温拌沥青混合料的生产在135120之间。该项技术最直接的益处就是可以降低传统沥青混合料在生产过程中所需要的能源消耗，并保证其在摊铺和压实过程中具有较高的施工性能。一、硫磺改性温拌技术机理目前被广泛使用的温拌沥青混合料技术主要包括石蜡基物理降粘、沥青发泡和表面活性技术三类。而硫磺改性温拌技术则是不同于以上各种常规技术的新型温拌技术。硫磺改性沥青混合料技术其代表产品为壳牌的专利产品seam(硫磺沥青混合料改性剂)，可在沥青混合料拌和过程中，将其直接加入拌和仓，按常规方法拌和后形成硫磺改性沥青混合料。该添加剂一方面可以作为粘结料，替代普通沥青混合料中1826的沥青，同时，该添加剂熔点接近115，可在熔解后完全溶于沥青，并显著降低其粘度，使得沥青混合料的生产温度和压实温度降低2030。此外，更为吸引人的是该添加剂可以达到对沥青混合料进行改性的目的，显著提高普通沥青混合料的路用性能。二、原材料的选择拌和沥青混凝土所用原材料主要包括填料、集料、沥青三大类，还可以加改性剂等，质量控制的内容主要是按规范要求对各种原材料进行检验，只有检验合格的材料才允许使用。2.1 基质沥青沥青主要是指石油沥青、煤沥青等，宜根据设计要求、路面等级及工程所在地气温区划选择不同种类、不同标号的沥青，检验项目主要有：针入度、软化点、延度、溶解度、粘度、含蜡量、加热损失、密实、闪点、燃点等。2.2 石料石料对沥青混凝土的使用性能的影响至关重要。各种规格的碎石是沥青混凝士路面的骨架，是受力的主要支撑材料、碎石的规格由配合比确定。对石料的选择最重要的有两点：一是必须选用火成岩；二是要严格限制针片状颗粒。2.2.1 火成岩碎石它是熔融的硅质溶液冷凝而成。常见的火成岩有辉长岩、花岗岩、玄武岩、安山岩、辉绿岩等。其中辉长岩和花岗岩常由大晶粒组成，易于脆裂，不适宜用作道路建筑材料。选用石料是应首先考虑辉绿岩、安山岩、微粒花岗岩。这些石料的抗压强度通常都大于150mpa，可以构筑成坚强的骨架。用这些石料配制的沥青混凝土具有很高的抗剪强度、抗压强度和抗磨性能，可以做成高密度的细粒式或粗粒式沥青混凝土，适宜作为抗磨耗层的表面处治混凝土。2.2.2 块状碎石沥青混凝土路面所用石料，或到山前石料场采购运至工地，或沿线设碎石机自己生产。不论料源如何，石料形状的要求都必须是“立体”状的，即呈块状，大体上为方圆形状，并要严格控制针片状颗粒含量。这是因为，针片状颗粒降低了路面的结构强度和抗推能力，致路面形成波浪和车辙。针片状颗粒在碾压过程中很容易被压碎，成沥青混凝土中的裂隙。在水的渗入和低温情况下，沥青混凝土会很容易被逐渐破坏。随着车速的提高，为防止路面打滑、对路面粗糙度的要求也越来越高；沥青混凝土结构，除了抗压强度外，对它的抗推物(抗剪)稳定性也是一项很重要的指标。为此，必须要用到大大小小的“立方体”石料构筑成牢固的，密实的骨架，才能使沥青混凝土使用性能得到根本改善。2.3 填料在公路沥青路面施工技术规范(jtgf402004)条款中，作出了明确规定，沥青混合料的矿粉，必须是岩浆岩或石灰岩中经磨细的憎水性矿粉，其细度越细越好。拌和机的粉尘可作为矿粉的一部分回收使用。但每次用量不能超过填料总量的25，掺有粉尘填料的塑性指数不得大干4；与矿粉混合后的塑性指数应小于4，粉煤灰作为填料，占总量的50，粉煤灰的烧失量应小于12；其余质量要求与矿粉相同。2.4 粗集料沥青面层用的粗集料，多为碎石、筛选砾石、破碎砾石、矿渣、钢渣等。粗集料在沥青混合料中起着骨干作用，在结构层中起着稳定承重以及抗高温变形作用。碎石的规格尺寸必须与沥青路面结构层厚度相匹配，碎石的质量标准要求应符合公路沥青路面施工技术规范(jtgf402004)的要求。2.5 细集料细集料在沥青混合料中的作用主要是填充粗集料空隙，使成型后的沥青混凝土整体性能好，减少粗集料沥青混合料在施工过程中(拌和、运输、摊铺)产生离析现象，提高沥青路面的防渗水性、沥青混合料碾压后的密实性。细集料主要包括制砂、天然砂和机轧碎石下脚料石屑，应洁净、无杂质、无风化、干燥、有适当的颗粒级配，具体标准要符合公路沥青路面施工技术规范(jtgf40一2004)的要求。2.6 seam改性剂seam是sulphur extended asphalt modifier的简称，意为“硫磺改性沥青混合料改性剂”，是在硫磺生产过程中添加了烟雾抑制剂和增塑剂成分而制成的颗粒。以seam颗粒与沥青及各类骨料共同拌和生产出的混合料称之为“硫磺改性沥青混合料”，即“seam改性沥青混合料”。seam及沥青与加热的骨料在充分拌和过程中，硫磺以非常细的颗粒均匀地分散在沥青混合料中，部分硫磺与沥青呈化学结合，溶解在沥青中，这一部分硫磺作为沥青稀释剂，使粘稠的沥青变得稀释；另一部分硫磺分散在沥青相中。溶解和分散的硫磺最终都形成结晶，作为结构强度增强剂，达到沥青改性的效果，并且硫磺结晶的数量随着seam与沥青的重量比增加而增加。硫磺微粒均匀分散在沥青中能够提高马歇尔稳定度，增加沥青混合料的密度，降低混合料的空隙率，这一系列的效果增强了沥青混合料结构的强度与耐久性。seam掺加到沥青混合料中不仅是沥青的改性剂，同时也是沥青混合料的添加剂。即除了对沥青有改性效果外，还对整个沥青混合料有改性作用。由于单质硫的熔点较低，为115，当seam沥青混合料的温度低于单质硫熔点时，分散的硫与溶解于沥青中的硫最终会离析而出，并形成晶体网状结构。这种网状结构将沥青与骨料等相互联接在一起，形成一个严密的整体网状结构，在沥青路面中起到承载结构作用。通过对室内马歇尔试验、车辙试验的成果分析表明，seam对沥青及沥青混合料的改性效果显著，扩大了沥青使用性能的温度适应范围，增强了沥青路面的强度、稳定性及抗剪能力。详细的seam物理化学指标如表1所示：表1 seam的物理化学指标含硫量/%增塑剂/%灰份15 比重粒径ram软化点闪点25针人度/0.1mm自燃温度972530185791702约290三、矿料级配组成设计首先，根据目标级配类型及各种规格材料的筛分结果用图表法或电算法等方法确定矿料的掺配比例，并要注意级配曲线的形状及其在规范要求上下限之间的位置。然后，参照规范推荐、设计要求并结合实际经验拟定一个沥青用量值，在此基础上再分别05、10，组成至少5组不同的沥青用量，按照已确定的矿料掺配比例，每组制取46个试件进行马歇尔试验，测定其表观密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值、残留稳定度等，并绘出各指标相关图，计算出最佳沥青用量初始值oac1(对应密度最大、稳定度最大、空隙率中值的沥青用量的均值)、各指标均符合沥青混合料技术规范标准范围的中值oac2，一般道路最佳沥青用量即可确定为oac=( oac1+ oac2)/2，对于热区道路最佳沥青用量oac可在各指标均符台沥青混合料技术规范标准范围的下限与oac2之间取定。矿料掺配比例、沥青用量均确定后，再按照此配合比进行配料、制件、马歇尔试验，初步验证目标配合比的可行性。经过设计，所用的矿料比例为：105mm碎石33、53mm碎石26、机制砂28、矿粉5，矿料级配组成设计如表2所示。表2 ac-13矿料级配设计筛孔尺寸mm1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075设计级配10086.77046.33121.817.712.28.15.0级配范围901007692608034622048133692671851448四、seam改性沥青混合料压实特性分析对所选级配的普通热拌沥青混合料、seam改性沥青混合料在不同击实温度下成型的马歇尔试件进行空隙率测试，测试结果见表4所示。表3 不同温度沥青混合料空隙率测试结果混合料类型下列击实温度()下的沥青混合料空隙率150140130120110100普通沥青混合科4.54.75.45.85.96.3seam 改性沥青混合料3.841.34.64.95.3从表3中可以看出，当保持与普通热拌沥青混合料相同的空隙率(即45)时，seam改性沥青混合料的击实温度可以降低27左右，这也说明，在沥青混合料中掺加seam改性剂能够改善沥青混合料的压实特性，取得温拌的效果。五、小结在市政道路建设中,要使路面建设能够