混合改性范文（精选10篇）
混合改性 第1篇
1 概述
沥青混合料由于粗、细集料的搭配比例不同, 其技术性能有明显不同。沥青混合料的技术性能决定于组成材料的性质, 组成配合比例和混合料的制备工艺等。沥青玛蹄脂碎石混合料, 是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙组成一体的沥青混合料。它最早出现于德国, 到20世纪80年代SMA在欧洲许都国家得到应用, 20世纪90年代进入美国, 很快得到应用。由于粗集料的良好嵌挤, 沥青混合料具有良好的高温抗车辙能力, 沥青玛蹄脂的良好的粘结作用, 低温变形能力和水稳定性也有较多的改善。间断级配在表面形成大的空间, 构造深度大, 抗滑性能好, 同时SMA混合料内部被沥青玛蹄脂充分填充, 且沥青膜较厚, 混合料的空隙很小, 耐老化性能及耐久性能都很好。采用SMA采用新结构形式, 对提高我国公路质量及路面使用服务性能, 延长使用寿命, 减少使用过程中的维修费用都会有明显的效果。
2 沥青及改性沥青性能试验
按上述方法制备改性沥青后, 为防止离析应立即浇模, 在室温冷却后, 按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》及《公路改性沥青路面施工技术规范》中有关改性沥青的技术要求, 针对不同的改性沥青进行了下面的一系列试验和研究:如表1。2.1沥青中加入聚合物改性剂, 其针入度降低, 软化点升高, 说明聚合物改性不同程度地提高了沥青的高温稳定性。且针入度感温性指数A减小, 针入度指数PI值增大, 改性沥青的感温性能均好于基质沥青。2.2聚合物改性沥青的值均高于基质沥青的值, 且三种改性剂的提高幅度基本相同。说明PE、SBS及丁苯胶乳能使沥青的高温稳定性得到明显的提高。2.3 SBS改性沥青及丁苯胶乳改性沥青的低温延度均符合改性沥青的技术指标要求, 说明其对沥青的低温抗裂性能有明显改善。而PE+SBS的低温延度则较低, 不满足改性沥青的技术要求, 说明这种复合改性剂对沥青的低温性能改善不明显。2.4薄膜烘箱加热后的改性沥青质量损失很小, 针入度比增加。由丁苯胶乳改性沥青的低温延度结果看出其低温性能较好, 说明改性沥青对提高沥青的耐久性是有益的。
3 改性沥青混合料的技术性能
一般认为, 沥青混合料的路用性能主要有:高温稳定性;低温抗裂性能;抗滑性;施工和易性。SMA同一般的沥青混合料一样, 同样应具备良好的路用性能, 它的路用性能决定于组成SMA的沥青结合料、粗集料、细集料及填料的种类及性能等方面。为此, 我们对SMA路用性能的研究也着重从组成SMA的材料方面进行。3.1集料的要求。各种集料分堆堆置, 建隔离栅, 粗集料应采用反击破式破碎机破碎的碎石;进场后集料堆放时间不宜过长, 堆积高度不宜太高, 如堆积过高且装载机长时间在坡角铲料, 易造成大料径碎石首先从顶部滑落, 久而久之将影响级配;碎石在使用前建议水洗, 这样可以更好的体现碎石与沥青的粘附性能, 此外还应符合坚硬耐耗、棱角性良好的嵌挤能力, 针片状颗粒符合工程及规范要求等条件。3.2细集料。机制砂宜采用专用制砂机制造, 并选用优质石料生产。机制砂必须覆盖, 搭建防雨篷;矿粉应使用磨细的石灰岩石粉, 不得使用拌和机回收粉尘代替, 矿粉应保持干燥、洁净, 能够自由的从矿粉仓流出。3.3结合料。沥青材料是决定路面质量的重要因素, 一般为业主提供, 但是我们不能因为是业主提供, 就放松了对原材的检验。“SMA”沥青混合料使用的沥青结合料为SBS改性沥青, 应当提出的是SBS改性沥青的运输、贮存应符合技术规范要求, 并且放置时间不宜过长, 以防老化。3.4木质纤维稳定剂。木质纤维稳定剂也是SMA混合料中的重要材料之一, 纤维必须室内架空放置, 严格防潮, 保持干燥。木质纤维素在SMA路面中可起到抗裂作用, 在SMA混合料中纤维与纤维间搭接成三维立体可起到增强作用, 在凝固或干燥过程中的机械能被纤维筋减弱, 有效地减少路面低温开裂;木质纤维素具有良好的分散性, 在SMA路面中如果不加纤维, 在拌和过程中较多的沥青与矿粉就会打不开并结为胶团, 很难均匀地分散在集料之间, 铺筑在路面上容易出现油斑。加入适量的纤维后可使胶团分散, 杜绝路面油斑;木质纤维素具有良好的液体强制吸附力, 木质纤维素可吸收自身质量1-2倍的液体, 并用其结构吸附2-6倍的液体, (吸油率可达自身质量的5倍以上) 。在SMA混合料中可使沥青的用料增加, 沥青油膜变厚;使用在SMA混合料中, 纤维可以增加沥青和矿粉之间的粘结力, 从而增大路面与轮胎之间摩擦力;木质纤维素具有良好的稳定作用可使沥青处于比较稳定的状态, 尤其是炎热的夏季, 纤维内部的空隙起到缓冲作用, 不致在高温下成为自由沥青而泛油。
4 SMA沥青混合料的配合比设计
试验室通过各种集料的筛分结果、矿料的合成级配计算、最佳的沥青用量等数据并参照配比设计规范规定目标配合比, 然后通过拌和站实拌确定生产配合比。高速公路一般都采用间歇式沥青混合料拌和机, 按照目标配合比的集料比例对沥青混合料拌和机进行冷料输入, 待拌和机达到实际生产状态时, 从热料仓取出经筛分后的集料, 合成生产配合比级配, 并尽量使其接近目标配合比级配曲线, 并取最佳沥青用量。
5 结论
5.1沥青中掺入聚合物后, 沥青的针入度减小, 当量软化点升高, 当量脆点降低, 老化后的质量损失较小, 说明聚合物对沥青的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性均有所改善。5.2用于SMA的沥青应该有较高的粘度, 较优良的高、低温稳定性能, 才能提高混合料的高温、低温性能。因此, 建议尽量考虑采用聚合物改性沥青。5.3 SMA结构选用改性沥青, 首先, 其基质沥青应采用符合“重交通道路沥青技术要求”的沥青。其次, 各地区应根据当地气候条件、设备及资金情况来有效地选择聚合物改性剂。第三, 应根据改性沥青的各项技术指标, 优选基质沥青, 确定基质沥青与改性剂的最佳组合。5.4为保证改性沥青的各项技术指标, 发挥改性剂的改性效果, 在加工改性沥青时, 应保证基质沥青的加热温度、改性沥青的加工温度。5.5用于SMA的粗集料必须采用坚硬的石料, 细集料应尽量采用机制砂, 粗、细集料的各种不同的性能指标应在原规范的要求的基础之上适当提高。
参考文献
[1]赵文亚.SMA配合比设计、施工及质量控制研究[D].河北工业大学, 2002.
[2]冯卫东.收费广场应用SBS改性沥青SMA路面的研究[D].大连:大连理工大学, 2003.
混合改性 第2篇
根据SRSX性沥青和天然沥青的.特点,提出设计方法.结合金山枫泾新镇工程实际,从原材料要求、配合比设计、施工过程控制等几方面,对复合改性沥青在透水沥青混合料中应用实例进行探讨,总结经验.
作 者：韩勇强 HAN Yong-qiang 作者单位：上海建设机场道路工程有限公司,上海,200023 刊 名：中国市政工程 英文刊名：CHINA MUNICIPAL ENGINEERING 年，卷(期)：2009 “”(3) 分类号：U414.7+5 关键词：透水沥青混合料 SBS改性沥青 天然沥青 配合比设计 施工过程控制★ 在选人用人照检查材料
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布敦岩改性沥青混合料施工工艺研究 第3篇
关键词:布敦岩沥青;BRA改性沥青;沥青混合料;施工工艺
中图分类号:U414.7文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0069-02
近年来,在印度尼西亚布敦岛上发现了天然沥青即印尼布敦岩沥青,简称BRA,就是岩沥青的一种。研究表明,由于BRA经历了无数年的环境考验,耐老化性能特别好,作为石油沥青的改性剂将会起到良好的效果。另外,BRA中的矿物质与一般砂石材料不同,不仅细度很细,而且有相当好的吸收沥青的能力,均属于石灰岩性质,具有加强沥青与集料黏附性的作用。因此,岩沥青应用前景广阔。该研究结合国内外研究资料,提出BRA改性沥青混合料的施工工艺,为BRA在改性沥青的进一步推广提供依据。
1 混合料拌和
预先将BRA与基质沥青按规定的用量比进行拌和,得到改性沥青胶体(即拌和温度按试验室方法预热基质沥青到150℃,按基质沥青∶BRA为4∶1的比例拌和,然后加热搅拌10 min,使BRA均匀地分散在基质沥青中,并提高温度到160℃~180℃待发育1 h后,搅拌40 min,拌制好的BRA改性沥青输送到沥青罐中待用),然后按常规沥青混合料的拌制方法进行拌和。由于BRA改性沥青的特殊性能,应由有经验的工程人员或专门的生产基地现场制作BRA改性沥青,并且储存时间不得超过24 h。此项工作由专用改性设备完成,根据施工进度提供现场改性的BRA改性沥青。
室内试验表明,加入BRA后,沥青的软化点由原来的46.2℃提高到50.5℃以上,根据改性沥青的黏温曲线图1,BRA改性沥青混合料拌和中,宜将各环节温度提高5℃~15℃。矿料的加热温度为180℃~190℃,沥青的加热温度以160℃~170℃为宜,且加热不超过6 h,混合料拌和温度为170℃~180℃,混合料的出厂温度为165℃~175℃。拌和后,拌和站用红外线测温仪测温度,对于低于要求的混合料不得出厂;对于高于185℃的混合料一般应予废弃。
2 混合料运输
拌和好混合料,装车后应控制运料车的行车时间,及时运往摊铺作业面。沥青混合料的运输车必须加盖篷布或其他保温材料,以最短的时间装车运至摊铺机前卸料,防止结合料表面结硬,为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求,必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料,决不能出现摊铺机等车的现象。其余要求应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的技术要求。
3 混合料摊铺
摊铺前先检查施工准备情况,检查黏层油的洒布质量和压路机的准备情况等。为提高路面的平整度,表面层宜采用非接式平衡梁摊铺厚度控制方式。BRA改性沥青混合料在高温状态下主要是粗集料的嵌挤作用,可适当提高夯锤振捣频率,使剩余压实系数减少,初压痕迹也减小,进而确保路面的最终平整度。摊铺机采用高速公路常用类型即可,对单幅双车道路面宜整体摊铺;对单幅4车道路面宜采用两台摊铺机呈梯队摊铺;对加宽段宜采用机械摊铺。
BRA改性沥青混合料可先在1.15~1.25暂定一个松铺系数,再根据现场摊铺碾压情况及时调整优化;对于人工摊铺的边角,松铺系数应较机械摊铺大,宜控制在1.25~1.35之间。按照确定的松铺系数调整好摊铺机,为了保证烫平板的初压效果,应提前1 h开始预热烫平板,采用间隙预热以保证预热的均匀性。在摊铺时摊铺机烫平板加振,使摊铺后混合料达到初步压实,以减少压路机碾压遍数,缩短碾压时间,保证碾压温度。两台摊铺机成梯队作业时,前后错开10 m~30 m,相邻摊铺机摊铺重叠10 cm,使接缝热接。
摊铺时需保证每台摊铺机前至少有5辆料车等候。在摊铺过程中,边摊铺、边卸料,卸完料后,运输车即离去,另一辆车再将料倒向摊铺机,并控制摊铺温度不低于165℃。同时,保证摊铺机在摊铺过程中匀速前进,不得中途随意变速或停顿,根据拌和楼的生产能力,控制摊铺机行走速度控制在3 m/min以内。在摊铺后,应及时检测松铺厚度,若不合要求,及时调整。在桥梁接头处应小心摊铺,以免影响平整度。
4 碾压
碾压应严格按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行,压路机紧跟在摊铺机后面碾压,在终压温度前消除全部轮迹,达到要求的压实度后立即停止压路机作业,以免过压。碾压分为初压、复压、终压3个阶段。根据施工要求及设备情况,可采用以下碾压组合方式:
(1)初压:采用中型双钢轮压路机静压1遍,速度控制在
1.5 km/h~2 km/h,压路机紧跟着摊铺机进行碾压,初压开始温度不低于160℃(根据BRA改性沥青粘温曲线最佳碾压温度在170℃)。
(2)复压:采用中型双钢轮压路机振动碾压1~2遍(碾压遍数根据施工时具体的现场条件确定),再用大吨位(≥26 t)胶轮压路机复压2~4遍。复压时压路机速度控制在4 km/h~5 km/h,按高频低幅的原则进行振动碾压,复压开始温度不得低于140℃。
(3)终压:采用轻型双钢轮压路机静压1~2遍,以消除轮迹,速度控制在2 km/h~3 km/h,终压开始温度不得低于120℃。
施工单位应配备足够数量满足施工要求的压路机参与施工,保证达到压实度要求。碾压过程中严禁过压,严禁大幅度压碎石料。为使压路机碾压时不粘轮,对于钢轮压路机,应利用压路机洒水装置向碾压轮间歇喷水;对于胶輪压路机,应向胶轮涂油或肥皂水。采用振动碾压改性沥青路面时,压路机轮迹重叠宽度不超过20 cm,采用静压时,压路机轮迹重叠宽度不应少于20 cm。
5 养护
BRA改性沥青混合料面层施工完毕后,自然冷却养生,需要在路面内部降低至50℃以下后才可开放交通。
6 小结
提出了BRA改性沥青混合料的施工工艺,包括BRA改性沥青混合料的拌和、运输、摊铺、碾压和养护,以此来指导将来试验路的施工。
参考文献:
[1]钟科.岩沥青路用性能研究[D].交通部公路科学研究院:道路与铁道工程,2006.5
[2]董志伟.印尼布敦岩沥青(BRA)在路面工程中的应用研究[J].山西交通科技,2004,(01):13-15
[3]路剑其.岩沥青在道路工程中的应用研究[D].吉林:吉林大学交通运输工程,
2008.4
[4]童恋.BRA改性沥青及其混合料性能研究[D].长沙:长沙理工大学道路与铁道工程,2007
Research of Asphalt Mixture Construction Technical
Mo Dehui
Abstract: The union experimental study result and the experience,proposed that the BRA asphalt mixture mixes up,the transportation,to spread paving,construction crafts and so on roller compaction as well as transportation,instructs other road sections the construction.
混合改性 第4篇
关键词：天然岩沥青,沥青混合料,性能,掺量
随着交通建设的不断发展,各种路用性能优越的改性沥青也应运而生,天然岩沥青是一种纯的、自然的碳氢脂类化合物,仅产于美国犹他州东部的硬沥青盆地,常被用作沥青路面的添加剂。天然岩沥青一般被用在重交通区域,以减少沥青路面车辙现象。天然岩沥青具有使用方便的特点,不需要特别的设备,添加方便,可直接与沥青混合,是一种具有一定经济效益的可供利用的沥青路面改性剂。天然岩沥青溶于芳香烃和脂类及石油,是一种有光泽的,黑色的物质,外观像黑曜石,易脆,容易被碾成黑棕色粉末。通过沥青和矿料之间特别的物理、化学作用来发挥功效,使沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳性等各项指标均有较大提高。然而,天然岩沥青的掺量直接影响了混合料的路用性能,也对工程的经济性产生巨大影响。选择合适而经济的掺量成为天然岩沥青在实际工程中推广应用的关键。本文通过天然岩沥青不同掺量的对比试验研究,确定出合理掺配用量,为该技术的推广应用打下良好的基础。
1 沥青混合料配合比设计
本文采用的天然岩沥青混合料进行配合比设计时首先进行了AC-13F改性沥青混合料的配合比设计,集料为石灰岩,配合比设计采用马歇尔试验设计方法,确定所用油石比为5.1%,级配见表1。
2 不同掺量的天然岩沥青混合料马歇尔试验结果
天然岩沥青改性(干法)沥青混合料油石比为5.1%,天然岩沥青按基质沥青总量分别掺5%,8%,10%加入到沥青混合料中,先将集料干拌5 s,然后再把天然岩沥青作为填料加入沥青混合料拌合锅中干拌5 s,然后加入基质沥青再拌和180 s。按不同掺量的天然岩沥青改性沥青混合料制备试件进行马歇尔稳定度试验(击实温度控制在155 ℃),试验结果见表2,天然岩沥青马歇尔试验结果见图1。
3 不同掺量的天然岩沥青混合料水稳定性能比较
试验采用不同天然岩沥青掺量,分别进行沥青混合料的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价沥青混合料的水稳定性能(见图2,图3)。试验结果见表3,表4。
分析以上试验结果得出:在相同成型温度情况下,随着岩沥青掺量的增加,马歇尔稳定度、空隙率增加;冻融劈裂强度比和残留稳定度值逐渐增加(见图4)。试验结果表明掺10%岩沥青的沥青混合料的水稳定性提高较多,但是随着岩沥青掺量的增加,粘结料稠度变大,混合料不易压实,致使其空隙率偏大。为保证泌水性,以及经济性的考虑,岩沥青的掺量不宜超过8%。
4 不同掺量的天然岩沥青混合料高温稳定性能比较
动稳定度试验是评价沥青混合料高温稳定性的重要方法,按最佳油石比成型(成型温度155 ℃)各混合料试件,在0.7 MPa,60 ℃的条件下进行车辙试验,记录荷载—变形曲线,以动稳定度来评价沥青混合料的高温稳定性,试验结果如表5所示。
从车辙试验结果来看,随着岩沥青掺量的增加,混合料的动稳定度值也在不断增大,其中掺加8%天然岩沥青混合料的动稳定度值提高明显,而掺加10%天然岩沥青混合料的动稳定度值却有所下降,这是由于空隙率增大所造成的(见图5)。
通过浸水马歇尔和冻融劈裂试验、动稳定度试验,比较了不同掺量岩沥青混合料的水稳定性能、高温性能和低温性能,经综合分析,建议选定天然岩沥青的掺量8%为宜。
5 结语
通过天然岩沥青不同掺量的对比试验研究,得出以下结论:1)通过各性能试验的综合分析,天然岩沥青是一种性能优良的新型沥青添加剂,掺天然岩沥青的改性沥青混合料具有一定推广价值,但建议适宜的天然岩沥青掺量为8%;同时建议使用时应加强施工过程控制。2)采用天然岩沥青改性,改性工艺非常简单,不需要专用改性设备,在工地现场将天然岩沥青改性剂直接加入拌和楼的拌缸,搅拌均匀后即成改性沥青,而且具有优良的性价比,具有较大的推广应用价值。
参考文献
[1]JTJ 052-2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].
[2]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
混合改性 第5篇
①拌制、施工温度:根据改性剂类型、改性沥青的黏稠情况，按改性沥青的黏-温关系确定改性沥青混合料拌制、压实温度。通常比《沥青路面施工及验收规范》(gb50092—96)中要求的普通沥青混合料施工温度高10～20℃，特殊情况经试验确定。
②改性沥青混合料宜随拌随用，需要短时间贮存时，时间不宜超过24h，贮存期间温降不应超过10℃，且不得发生结合料老化、滴漏及粗细集料离析现象。
③改性沥青混合料运输中一定要覆盖，施工中应保持连续、均匀、间断摊铺。
④因为黏稠，所以改性沥青混合料摊铺后应紧跟着碾压，充分利用料温压实。在初压和复压过程中，宜采用同类压路机并列成梯队操作，即全摊铺宽度上碾压，不宜采用首尾相接的纵列方式。
采用振动压路机碾压时，压路机轮迹的重叠宽度不应超过20cm，但在静载钢轮压路机工作时，轮迹重叠宽度不应少于20cm。
振动压路机碾压时的振动频率、振幅大小应与路面铺筑厚度相协调，厚度较小时宜采用高频低振幅，终压时要关闭振动。
⑤接缝
纵向缝——摊铺机梯队摊铺时应采用热接缝；特殊情况时，采用冷接缝，冷接缝有平接缝、自然缝。切除先铺的旧料，刷粘层油再铺新料，搭接10cm一起碾压。
横向缝——中、下面层可采用平接缝或斜接缝，上面层应采用平接缝，宜在当天施工结束后切割、清扫、成缝。接缝摊铺前，先用直尺检查接缝处已压实的路面，切除不平整及厚度不符合要求的部分，涂刷粘层油并用熨平板预热，铺上新料后一起压实，骑缝先横向后纵向碾压，注意要考虑新料的松铺系数。
1k411040掌握水泥混凝土路面工程
1k411041水泥混凝土路面的构造特点
水泥混凝土路面是由水泥混凝土板、基层、垫层组成。
①水泥混凝土路的面层在自然环境条件下直接承受车辆荷载及各种环境影响。应具有较高的抗弯、拉能力和耐久性；同时应具备良好的耐磨、抗滑、平整和低噪声的表面特性。
按组成材料和施工方法不同，可采用普通混凝土、碾压混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、装配式混凝土、钢钎维混凝土等。就地浇筑的普通混凝土路面(简称混凝土路面)目前广泛采用。
②在水泥混凝土板下设置基层，给混凝土提供稳定均匀的支撑，更重要的是能防止唧泥和错台，抗冰冻和抗渗水，保证路面强度和延长使用寿命。它应具有足够的强度和稳定性，表面平整密实、强度均匀、整体性好、防水。水泥稳定砂砾、石灰煤渣、石灰粉煤灰混合料、石灰土等是整体性较好的基层材料。
③为改善路基湿度状况和提供均匀支撑，并为基层施工提供较坚实和稳定的基础，可在路基顶面铺设垫层。为改善基层的耐水性和耐久性，国外还在路基顶部设置一定厚度的沥青垫层。
普通混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、寿命长、夜间行车条件好、养护费用少、承受交通量大、无污染等优点。但材料(水泥和水)用量大、有接缝、开放交通较迟、修复困难是其明显的缺点。
1k411042水泥混凝土路面施工工艺要点
(1)混凝土的搅拌和运输
①混凝土配合比:应保证混凝土的设计强度、耐磨、耐久及拌合物的和易性，在冰冻地区还要符合抗冻性要求。按抗压强度(标准试件尺寸:150mm×150mm×150mm)作配合比设计，以抗折强度(标准试件尺寸:150mm×150mm×550mm直角棱柱体小梁)作强度检验。拌合物坍落度宜为1.0～2.5cm。应严格控制水灰比，城市道路的最大水灰比不应大于0.50。当粗细集料均干燥时，混凝土的单位用水量，采用碎石时为150～170kg/m3。混凝土的砂率，应按碎(砾)石和砂的用量、种类、规格及混凝土的水灰比确定，根据不同要求，可选用适当的外加剂。
选定砂率并经试配，确定拌合物的理论配合比，在施工时，根据现场集料的含水率，换算成施工配合比。
②搅拌:所用的砂、石、水泥等均应按允许误差过秤(袋装水泥要抽查)，实测砂、石含水率，严格控制加水量。拌合物每拌次最短搅拌时间应根据搅拌机的性能、拌合物的和易性确定。如1500l强制式搅拌机拌制低流动性混凝土最短需180s。
③运输:拌合物从出料到浇筑完毕的允许最长时间，根据水泥初凝时间及施工气温确定。城市道路施工中，一般采用连续搅拌车运送。运输车辆要防止漏浆、离析，夏季要遮盖，冬季要保温。
(2)混凝土的浇筑
①模板:宜用钢模板。如采用木模板，应质地坚实，变形小，无腐朽、扭曲、裂纹，且用前须浸泡。高度与混凝土板厚一致。模板应稳固，搭接准确，紧密平顺，接头及模板与基层接触处不得漏浆。模板内侧面应涂隔离剂。
②摊铺:板厚不大于22cm时，可一次摊铺，大于22cm时，分二次摊铺，下部厚度宜为总厚的3/5。应考虑振实预留高度。防止拌和物离析。
③振动（捣）:对厚度不大于22cm的混凝土板，边角先用插人式振动器，再用平板振动器纵横交错全面振动，应重叠10～20cm，然后用振动梁拖平。在同一位置振动时间，应以拌合物停止下沉、不再冒气泡并泛出水泥浆为准，不宜过振。插入式振动器移动间距不宜大于其作用半径的1.5倍，至模板的距离不应大于其作用半径的0.5倍。振动时应避免碰撞模板和钢筋。应随时检查模板，发现下沉、松动、变形要及时纠正。混凝土整平时，严禁用纯砂浆找平。最后采用振动梁和铁滚筒整平，铁抹子压光，沿横坡方向拉毛或采用机具压槽，城市道路拉毛、压槽深度应为1～2mm。
④接缝:伸缝应与路面中心线垂直；缝壁必须垂直；缝宽必须一致；缝中不得连浆。缝上部灌填缝料，下部设置胀缝板并安装传力杆。缩缝采用切缝机施工，当混凝土强度达到设计强度25％～30％时切割，深度为板厚的1/3，缝中应灌填缝料。纵缝施工缝有平缝、企口缝等形式。灌填缝料时，缝壁必须干燥、粗糙。缝料灌注深度宜为3～4cm，夏天施工时缝料宜与板面平，冬天宜稍低于板面。
混合改性 第6篇
关键词：硫磺,改性沥青混合料,SEAM,Thiopave,性能
在SBS、SBR、PE、EVA等改性剂诞生后, 改性沥青得到快速发展。20世纪70年代, 基于硫磺改性的方法得到人们重视, 70年代初, 单纯利用硫磺改性的SEA路面在北美得到了广泛的发展, 其后美国和加拿大成功铺筑过硫磺改性沥青试验路段, 20世纪80年代, 美国洛克邦得公司基于SEA技术开发的SEAM改性剂诞生, 在加入一定烟雾抑制剂后, 降低了加热后产生的二氧化硫和硫化氢气体的浓度, 且混合料路用性能得到提升[1]。近年来Shell公司又开发了一种新的改性剂Thiopave, 已在温哥华2010年冬奥会试验路SEA to SKY等项目上应用[2]。国内对硫磺改性沥青的研究较晚, 2000年中国开始研究硫磺改性沥青混合料, 并于2002年在津沽、津榆公路铺筑试验段。后来在陕西、黑龙江、云南等地也铺筑过试验段, 效果良好[3]。近年硫磺改性沥青混合料已在我国高速、省干道上有应用。
目前我国处于公路建设的大发展时期, 对沥青的需求量不断增加, 用高质量的硫磺改性沥青来补充和部分取代所需沥青是一个好的解决办法, 且硫磺来源广, 价格较低, 因此研究硫磺改性沥青性能与特点十分有必要。
1硫磺改性沥青混合料的特点
壳牌公司生产的两种硫磺改性剂SEAM和Thiopave均为半球状颗粒, 密度在1. 99t / m3左右, 其中硫磺含量大于97% , 添加了少量矿粉、烟雾抑制剂和增塑剂。硫磺改性剂主要成份硫与沥青有良好的相容性, 在一定温度下能与沥青发生交联反应从而改善沥青性能。矿粉和增塑剂能提高沥青混合料与其它材料的结合, 烟雾抑制剂可降低加热后产生的二氧化硫和硫化氢气体的浓度[4]。
硫磺在70℃ 左右开始软化, 115℃ 左右全部融化, 加入硫磺改性剂后可降低混合料拌和温度, 一般比普通沥青混合料的拌和温度低15 ~ 20℃。同济大学研究者提出SEAM沥青混合料的拌和温度为130 ~ 133℃ , 击实温度为124 ~ 127℃ , 比普通沥青混合料低20 ~ 30℃[5]。其他研究者提出的温拌技术也要求沥青混合料拌和温度不超过145℃, 考虑拌和温度与季节、环境等因素有关, SEAM沥青混合料的实际拌和温度控制在135 ~ 145℃较合适。
硫磺改性剂与常见的其它改性剂相比有以下主要优缺点[8]:
( 1) 硫磺改性剂中的硫磺使得沥青混凝土内部结构增强, 在提高沥青路面高温稳定性上有明显作用。
( 2) 硫磺沥青混合料能提高路面抗压陷性能, 适用于重交通量路段、工业道路、码头、机场路面。
( 3) 加入硫磺改性剂能降低经济成本, 减少沥青用量, 节约能源, 运输方便, 与传统的SBS等改性沥青相比经济效益显著。
( 4) 硫磺加热后会产生二氧化硫、硫化氢等刺激性气体, 对人体有害, 污染空气。
2硫磺改性沥青混合料的设计
硫磺改性沥青混合料的设计有常规马歇尔方法和经验公式法[6], 马歇尔方法是将硫磺改性剂与沥青视为一个胶结料整体, 根据常规热拌沥青混合料配合比设计方法确定胶结料最佳用量, 再根据硫磺改性剂与沥青比例分别确定两者用量。而经验公式法主要采取等体积替代方法[4,7], 即在保证空隙率指标不发生显著变化前提下用SEAM或者Thiopave颗粒等体积地代替沥青。掺入方法一般为内掺法。
其换算公式如下:
式中: A—常规混合料设计中沥青重量百分比;
R—硫磺改性剂相对密度/ 沥青相对密度, 一般R取值在1. 7 ~ 1. 9之间;
ps—最终粘结料中硫磺改性剂重量比;
Gbinder—沥青相对密度。
以上公式关键在于确定硫磺改性剂在沥青混合料中的比例ps, 而ps的确定要通过不同的弹性模量实验得出。硫磺改性剂掺量不同会使沥青混合料析出的晶体网状结构也不同, 从而得到的沥青混合料的强度也会不同。国内外研究经验显示, 当硫磺改性剂∶ 沥青为30% ∶ 70% 时, 得到一种“柔性”的沥青混合料, 混合料性能与常规沥青混合料相当, 路用性能略好, 但可以节约沥青材料。当硫磺改性剂∶ 沥青为40% ∶ 60% 时, 得到一种“半刚性”混合料, 路面抗车辙能力得到提升, 同时也能保持较好的柔性和疲劳特性。当硫磺改性剂∶ 沥青为50% ∶ 50% 时, 得到一种“全刚性”混合料, 路面有较好抗车辙能力, 但其它性能较差[1]。根据路面刚度与性能要求可选择不同掺量, 而由SEAM的使用指南和国外的使用经验表明[8], 在沥青中掺加30% ~ 40% 的SEAM用于沥青路面的中面层最为合适。
3硫磺改性沥青混合料性能评价
3. 1硫磺改性沥青性能
硫磺改性沥青的路用性能参照普通沥青及改性沥青的试验方法与指标进行评价。杨现茂[9]等学者试验结果表明, 硫磺改性沥青中增加硫磺掺量, 会使其针入度逐渐降低, 软化点增加, 低温延度减小, 室温下放置10 d的针入度则进一步降低, 软化点进一步提高, 延度进一步减小, 说明硫磺与沥青的相互作用随着时间的延长而加强。
3.2硫磺改性沥青混合料路用性能
(1) 高温稳定性
杨锡武[10]教授通过车辙和单轴动态蠕变试验研究了SEAM沥青混合料在不同掺量下的高温性能, 由动稳定度、位移和蠕变模量等试验数据, 得出SEAM沥青混合料中SEAM与沥青的重量比会影响SEAM沥青混合料的高温性能, 30% ~ 40% 的掺量效果最佳; 此外, 他应用红外光谱分析研究了硫磺改性沥青的机理, 当SEAM掺量达到20% 和30% 时, 沥青与硫磺发生充分作用, 在沥青中形成氢键和S - H化学键, 亚硫酸酯、硫酸酯和砜一类的物质, 改变了沥青分子间的连接和成分, 从而增强了混合料的抗车辙性能[11]。
( 2) 低温抗裂性
硫磺可作为一种抗车辙剂使用, 但硫磺结晶后具有脆性, 硫磺改性后会造成沥青混合料低温抗裂性能衰减。陈明[12]通过对AC - 25和AC - 25 + SEAM两种类型混合料低温小梁弯曲试验和低温约束温度应力试验TSRST ( 冻断试验) 发现SEAM加入后的混合料并未改变沥青混合料的低温抗裂性能, 两者破坏温度分别为- 22. 56℃与- 21. 92℃, 破坏荷载分别为2. 39k N与2. 82k N。表明SEAM的加入并未降低沥青混合料的低温抗裂性能, 而是与普通沥青混合料相当。孙敏[2]等人应用低温弯曲试验研究Thiopave沥青混合料时发现, Thiopave掺量为40% 时比掺入量为30% 的Thiopave沥青混合料最大弯拉应变低, 弯曲劲度模量高, 而两者的最大弯拉应变比普通沥青混合料低, 弯曲劲度模量高, 说明加入硫磺改性剂后沥青混合料柔性降低, 脆性增强, 与大多研究者结论基本一致。
( 3) 水稳定性
徐骁龙等人[13]在研究SEAM沥青混合料水稳定性能时发现, 硫磺改性沥青混合料的水稳定性能与普通沥青混合料相比略低, 当硫磺改性剂掺量为30% 时, 冻融劈裂强度为78. 8% , 低于《公路沥青路面施工技术规范》 ( JTG F40 - 2004) 中对改性沥青混合料80% 的要求, 但高于普通沥青混合料75% 的要求。孙立军等人[14]通过不同骨料和不同抗剥落剂研究SEAM沥青混合料水稳定性能时发现, 硫磺沥青混合料中使用石灰岩等碱性集料的水稳定性优于使用玄武岩集料的硫磺沥青混合料, 而随着集料碱性的进一步降低, 硫化沥青与集料间的黏附性也变弱, 从而水稳定性降低。但加入胺类和非胺类抗剥落剂可改善硫磺改性沥青混合料的水稳定性, 而加入水泥、消石灰等碱性填料会降低硫磺改性沥青混合料的水稳定性。另外, 提高混合料中沥青含量, 将空隙率控制在2% ~ 4% 时, 硫磺沥青混合料水稳定性能较好, 较多细集料对抗水损坏性能不利[15]。
( 4) 耐疲劳性
研究表明, 硫磺改性沥青混合料的疲劳性能也与掺入的硫磺改性剂掺量有关。长安大学[16]对Thiopave沥青混合料进行了系统的研究, 选取了AC - 13和AC - 20两种级配类型混合料类型, 掺入比例Thiopave ∶ 沥青为40% ∶ 60% , 通过控制应力的疲劳试验表明, 加入Thiopave改性剂后, 沥青混合料抗疲劳性能提高, 但混合料的疲劳寿命对应力水平变化更敏感, 且疲劳寿命随着应力水平的增加而下降。 在低应力级位Thiopave沥青混合料的疲劳性能优于普通沥青混合料, 在高应力级位Thiopave疲劳性能和普通沥青混合料相差不大, Thiopave沥青混合料不适用于软弱基础上的薄层沥青路面结构。杨锡武教授[15]通过劈裂疲劳试验对SEAM沥青混合料进行了试验, SEAM掺量为20% 时沥青混合料的疲劳寿命增加最大, 提高了187% , 但随着掺量的进一步增加, 提高疲劳寿命的效果下降, 掺量为40% 时, 疲劳性能反而降低, 因此SEAM的掺量不宜过大[11]。 而K. KEENAN[17]通过恒定应力疲劳试验表明SEAM掺量为40% 时的厚型 ( 厚度大于125mm ) SEAM路面可承受更多轴次的公路载荷。由于两者采用的试验方法、原材料等不一样, 试验结果有较大差异。说明硫磺改性剂的掺入, 对不同类型的路面抗疲劳效果不一样, 但在一定程度上能提高沥青混合料的耐疲劳性能。
4研究存在的问题与今后研究方向
目前基于硫磺改性提高沥青混合料性能的研究较多, 从不同切入点研究硫磺的改性机理与影响其性能的因素也越来越多, 仍存在较多不足, 研究方向也需要近一步拓展深入, 主要有以下几个方面:
( 1) 在硫磺改性剂以及混合料的微观层面研究较少, 缺少在物理化学层面上对其改性机理的研究, 需进一步提出提高低温与水稳定性能的解决措施。
( 2) 硫磺改性剂是否能改善原材料性能方面缺乏相关研究资料, 壳牌公司近年研究表明Thiopave改性剂对棱角性差或针片状多的沥青混合料有增强作用, Thiopave若与蜡含量高的沥青搭配使用, 将使混合料性能大幅度提高。国内外在这方面研究甚少, 需进一步研究加入硫磺改性剂后对原材料的改善效果, 并作出全面评价。
( 3) 硫磺改性沥青与沥青混合料性能评定指标缺乏统一标准, 需进一步验证应用常规方法与标准评定的可靠性。以流变学中G*/ sin ( δ) 来评价硫磺改性后沥青高温性能的方法是否更真实反映硫磺改性沥青的高温性能也需进一步验证[18]。也有学者提出以单轴贯入度试验来评价硫磺沥青混合料抗剪性能[19]。需进一步深入研究采用何种方法、指标来评价其性能。
( 4) 在硫磺里添加H2S抑制剂、副抑制剂ZHS、 烟雾抑制剂MN制剂进行三元复配后研制出一种硫磺改性剂, 其抑制硫磺加热后产生的H2S气体大大降低, 比加入Thiopave颗粒后抑制H2S气体效果更好[20]。因此, 可从加入新的改性成分或者抑制污染气体添加剂方面去解决硫磺改性沥青混合料加热后产生的硫化氢、二氧化硫等刺激性有毒气体问题。
( 5) 采用硫磺改性剂结合温拌技术, 可降低污染气体排放, 节约能源, 路用性能得到一定提升[21], 但有研究显示也会使路面更容易开裂[7]。需进一步研究硫磺改性沥青混合料的温拌技术。
5结论
通过对硫磺改性沥青特点、混合料设计方法以及混合料路用性能分析, 得到以下结论:
( 1) 硫磺沥青混合料具有较好的高温抗车辙能力, 低温性能和水稳定性能与普通沥青混合料相当, 加入合适抗抗剥落剂可提高硫磺改性沥青混合料水稳定性能。
( 2) 硫磺加热后会产生刺激性气体, 影响施工安全与环境, 其应用范围有限。
混合改性 第7篇
硫磺改性技术20世纪70年代在北美地区就曾广泛应用, 近年来随着道路石油沥青价格的迅速上涨, 硫磺改性的优势也逐渐体现。从国内外已建成的工程实例可以看到:夏季高温的时候, 硫磺改性沥青路面很少出现泛油、车辙等高温变形;冬季低温的时候, 硫磺改性沥青路面也并没有出现比普通沥青路面更多的低温开裂病害, 这样看来硫磺改性沥青路面的温度敏感性相对较小。
国内外学者[1,2]应用红外光谱分析仪研究了硫磺改性沥青的成分和变化, 认为硫与沥青在一定温度、时间条件下拌和时, 在沥青中形成了氢键和S—H化学键, 产生了硫醇、硫醚、亚砜、砜等官能团, 这些化学键和化学物质改变了沥青分子间的连接, 发生的交联反应使沥青分子链从二维结构变为三维网状结构, 使沥青中的分子链极性增大, 相互作用增强, 使沥青的粘性增加, 高温抗流动能力增强。
从这些改性机理的研究, 可以看到硫磺改性不同于常见的物理改性, 本质上是化学改性和物理改性的综合结果, 可以推测硫磺和沥青组成的结合料感温性能肯定与单纯的沥青有了很大区别。但是由于硫磺改性是一个相对缓慢的过程, 硫磺微粒需要时间去结晶, 因此无法通过直接测量硫磺沥青结合料的温度敏感性指标来分析, 只能通过硫磺沥青混合料的性能来反映。
本文将首先通过不同温度条件下的间接拉伸试验, 对比硫磺改性前后混合料劲度模量, 分析感温性能的变化规律;然后, 通过车辙试验和低温约束应力试验来验证劲度模量的变化特点。
1 间接拉伸劲度模量试验
沥青混合料的劲度模量可以定义为一种荷载传递的能力[3], 当劲度模量较大时, 路面荷载传递的越大, 受到的损伤越少, 因此, 劲度模量是材料的一项综合性能指标。本研究将采用英国间接拉伸劲度模量试验方法DD213 (BSI, 1993) , 利用Cooper NU—14 试验机, 测量硫磺改性沥青和普通沥青混合料在四个试验温度 (10℃、20℃、30℃和40℃) 下的间接拉伸劲度模量, 分析劲度模量指标与温度的关系。
1.1 试验设计
本试验首先利用普通沥青确定两组级配 (AC—13和AC—25) 的各自最佳沥青用量, 硫磺和沥青的重量比采用40：60, 根据硫磺与沥青的等体积替换原理, 在相同的级配情况下, 确定硫磺改性沥青混合料中结合料 (硫磺和沥青) 的用量, 然后分别成型间接拉伸试件。
英国Cooper NU—14试验机能自动采集试验数据并完成相关计算, 试验参数采用推荐值, 试验过程中, 试验机自动根据目标水平变形量调整施加荷载值, 并采集荷载调整后5 个波形的数据计算动态间接拉伸劲度模量。硫磺采用壳牌公司生产的Thiopave颗粒, 沥青采用普通70#沥青。
1.2 试验结果分析
间接拉伸试验的数据统计在表1和表2中, 劲度模量的平均值与温度的关系见表3。
由表3可见, 在试验温度相对较高 (40℃) 的时候, 硫磺改性沥青混合料的劲度相对普通沥青增加的较多, AC—13增加了21%, AC—25增加了65%) ;在试验温度相对较低 (10℃) 的时候, 硫磺改性的劲度相对普通沥青增加的较少, AC—13增加了0.41%, AC—25增加了20%。
如果硫磺改性沥青混合料劲度模量的变化规律如试验所反映, 再结合时温等效原理, 可以推测:在环境温度越高或荷载频率越慢的情况下, 硫磺改性沥青混合料相对于普通沥青的劲度模量提升越大, 那么高温抗车辙性能会大幅改善;在环境温度越低或荷载频率越快的情况下, 硫磺改性沥青混合料相对于普通沥青的劲度模量提升有限, 低温抗裂性能基本相同。因此, 分别检测硫磺改性沥青和普通沥青混合料的高温抗车辙性能和低温抗裂性能, 以验证劲度模量试验的推测。
2 混合料的高温车辙试验
硫磺改性可以提高沥青混合料的高温性能是得到广泛认可的[4], 本试验采用国内最常用的动稳定度指标来对比验证。在普通沥青AC—25结构的混合料设计基础上, 硫磺和沥青的重量比采用40：60, 保证硫磺改性沥青混合料具备相同的体积性质, 成型相应的车辙试件, 测试试件的60℃动稳定度指标, 见表4。
由表4可见, 在同样的混合料级配和结合料含量情况下, 硫磺改性比普通沥青, 可以提高动稳定度指标1倍以上, 也就验证了间接拉伸试验反映的硫磺改性在高温情况下的高劲度的优势。
3 混合料的低温约束温度应力试验
沥青路面的低温性能可以使用低温约束温度应力试验 (TSRST, TP10—93) 进行研究。试验原理为:梁形或圆柱形的试件 (横截面是50 mm的正方形或60 mm直径的圆形, 高度为250 mm) 上下两端固定在控温箱内, 以10 ℃/h的速率进行匀速降温, 并始终保持试件长度不变。在试件降温直至受拉破坏的过程中, 记录相应的应力和温度。那么试件破坏时对应的温度就是这个混合料的破坏温度, 并对应于最大的施加应力。由于试验过程中, 试件始终仅承受温缩产生的拉应力, 完全反映了混合料抵抗低温开裂的能力。因此, 试验中破坏温度越低的混合料, 其低温抗裂性能也就越好。
通过两组对比试验, 对决定硫磺改性沥青混合料低温性能的两大因素 (硫磺和沥青) 进行影响分析。由于国内软沥青的资源很少, 采用欧洲CEN沥青标准的进口沥青作为试验原材料, 进行试验。
3.1 硫磺对混合料低温性能的影响
在试验室内, 使用针入度为70/100的普通沥青和石灰岩集料, 配合不同的硫磺掺量, 成型5组AC20级配的试件, 采用TSRST试验来评价硫磺对混合料低温性能的影响, 试验结果见表5。
由表5可见, 硫磺改性相对于普通沥青混合料而言, 试件的破坏温度基本上相同, 可以认为硫磺改性并没有损害混合料的低温性能, 而且硫磺改性试件甚至表现出比普通沥青试件更低的断裂温度和更大的断裂应力。
3.2 沥青对混合料低温性能的影响
试验室内使用4种针入度等级的普通沥青 (70/100, 100/150, 160/220, 250/330) 和硫磺按照60:40的比例掺配, 分别制备具备相同的体积性质的硫磺改性沥青混合料, TSRST试验结果如表6所示。
由表6可见, 随着沥青越来越软, TSRST试验测得的断裂温度也越低, 充分说明越软等级的沥青其柔韧性更好, 更能够抵抗低温开裂。除了250/330沥青之外, 硫磺改性混合料的断裂温度一般比普通沥青混合料还要略低一些。对于250/330沥青, 普通沥青和硫磺改性混合料均达到了温控箱的极限温度-34℃, 此时两组试件均没有断裂, 也就没有区别了。
由上述试验结果可见:沥青的性能决定了硫磺改性沥青混合料的低温性能, 硫磺加入的多少对低温性能没有降低, 而且硫磺改性混合料的断裂温度比普通沥青混合料还要略低一些。
4 结 语
为了探究硫磺改性沥青路面温度敏感性较小的原因, 采用不同试验温度下的间接拉伸劲度模量指标来分析混合料的感温性, 并用车辙试验和低温约束温度应力试验来验证劲度模量的变化规律。可以得到以下结论:
(1) 硫磺改性沥青混合料的劲度模量随着环境温度的升高而降低, 但是降低的速率小于普通沥青混合料。
(2) 硫磺改性混合料的劲度模量在高温环境状况下, 远大于同等条件的普通沥青混合料, 表现在路用性能上, 就是抗车辙能力的大幅提升。
(3) 硫磺改性混合料的劲度模量在低温环境状况下, 与同等条件的普通沥青混合料基本相同, 甚至略好一些, 表现在路用性能上, 就是低温抗裂性能的相同。
(4) 硫磺改性的平均劲度模量大于普通沥青混合料, 将带来增加的荷载传递能力和更少的损伤, 因此将会在路面厚度保持不变的情况下延长路面的寿命。
参考文献
[1]Deme I.Sulfur as an asphalt diluent and mix of filler.Advances in Chemistry, 1978;165, 172—189
[2]杨锡武, 熊世银, 角述兵, 等.硫磺改性沥青混合料性能及机理研究.湖南科技大学学报 (自然科学版) , 2009;24 (3) :61—67
[3]王富玉, 李艳玲, 任立锋.动荷载作用下的沥青混合料间接拉伸试验参数研究.交通信息和安全, 2009;27:70—74
混合改性 第8篇
先分别将基质沥青(山东泰州AH-70重交沥青)和Superflex高浓度改性沥青在搅拌锅中预热至160 ℃,然后将Superflex高浓度改性沥青按剂量慢慢加入基质沥青中,并不停地搅拌,再进入高速剪切机中加工处理得到Superflex改性沥青,最后按照试验规程制作试验样品用于试验。根据TMA公司提供的相关资料,Superflex高浓度改性沥青的最佳掺量为15%。
1 沥青混合料配合比设计
矿料级配组成为:玄武岩9.5 mm～13.2 mm碎石∶4.75 mm～9.5 mm碎石∶0 mm～4.75 mm石屑∶矿粉=34.5∶36∶25∶4.5,其合成级配如表1所示。由马歇尔试验得出Superflex改性沥青混合料性和基质沥青混合料的最佳油石比分别为5.8%和5.3%。
2 高温稳定性
高温稳定性用车辙试验结果来评价,两种沥青混合料在最佳油石比下的车辙试验结果见表2。
从表2可以看出,Superflex改性沥青混合料性动稳定度明显大于基质沥青混合料,前者比后者提高了83%,相对变形也降低了57%,说明在相同级配下,Superflex改性沥青的应用使混合料的抗车辙能力成倍增强,从而使混合料的高温稳定性得到显著改善。研究表明,为了提高沥青混合料的热稳定性,可采用提高粘结力和内摩阻力的方法。本次试验中,在基质沥青中掺入Superflex改性沥青,改善了沥青的温度敏感性,增大了沥青的粘结力,提高了混合料的劲度。
3 低温抗裂性
沥青混合料弯曲试验是通过测定规定温度和加载速率下弯曲破坏的弯曲试验应变,评价沥青混合料的抗拉能力与低温抗裂性能,试验结果见表3。
从表3可以看出,改性前后混合料的最大弯拉应变满足规范对于冬冷区普通沥青混合料大于2 000 με,改性沥青混合料大于2 500 με的技术要求。Superflex改性沥青混合料的极限抗弯拉强度比普通沥青混合料提高了20%,最大弯拉应变提高了41.7%,同时劲度模量降低了22.5%。说明改性后沥青混合料的模量降低,所能承受的最大应力提高,即抵抗破坏的能力增强,同时最大弯拉应变增加,抵抗变形的能力增强,即在相同应力水平下,基质沥青将首先产生裂缝。这表明Superflex改性沥青的掺入改善了沥青混合料的低温抗裂性能。分析原因是Superflex改性沥青的加入赋予了基质沥青一定的低温柔性,沥青混合料在低温下的变形能力得到了增强和提高。
4 水稳定性
分别采用前述确定的最佳油石比,即Superflex改性沥青混合料为5.8%,基质沥青混合料为5.3%成型试件进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,试验结果见表4,表5。
从表4,表5可以看出,两种沥青混合料的马歇尔残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比均符合规范要求,其中Superflex改性沥青混合料的结果比规范要求还有较多富余。Superflex改性沥青混合料的马歇尔残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比普通沥青混合料分别高出8.7%和7.8%,表明在相同的矿料级配下,Superflex改性沥青混合料的水稳定性比普通沥青混合料有了明显的改善,说明Superflex改性沥青使沥青混合料的水稳定性大大改善。
5 抗滑性和抗渗水性
在车辙试件上进行构造深度试验以评价抗滑性能,两种沥青混合料的构造深度结果见表6。在车辙试件上进行渗水试验测得渗水系数评价抗渗水性能,沥青混合料渗水系数结果见表7。
从表6可以看出,Superflex改性沥青混合料的构造深度比普通沥青混合料高出0.21 mm,提高了33%,并且相对检测规范中不小于0.6 mm的要求有较多富余,表明Superflex改性沥青大大提高了混合料的表面抗滑性能。
从表7可以看出,Superflex改性沥青和基质沥青混合料的渗水系数均满足施工技术规范的技术要求,且Superflex改性沥青混合料的渗水系数比基质沥青降低58.3%,表明两种级配下Superflex改性沥青混合料的抗渗能力有了明显的提高。特别是对用于路面表面层来说,使用Superflex改性沥青混合料使路面因渗水而导致破坏的几率大大降低,将大大提高路面的服务质量。
6 结语
通过对相同级配下Superflex改性沥青混合料和基质沥青混合料路用性能的对比分析,得出Superflex改性沥青的掺入使沥青混合料的高温、低温、水稳定性和抗滑、抗渗性能均有了较大的改善。尤其对于南方高温多雨地区来说,Superflex改性沥青混合料的使用将大大提高路面的使用性能。
摘要：通过各自最佳油石比下Superflex改性沥青混合料和基质沥青混合料高温性能、低温性能、水稳定性和抗滑抗渗性能的对比,分析了Superflex高浓度改性沥青对基质沥青的改善效果。
关键词：Superflex改性沥青,路用性能,配合比
参考文献
[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
混合改性 第9篇
钢渣是炼钢生产的副产品，其矿相组成与硅酸盐水泥熟料相似，可用作水泥混合材料。但钢渣的易磨性差，fCaO含量高，对水泥的安定性有不良影响。粉煤灰是燃煤发电厂排出的工业废渣，本身具有一定的火山灰性质，它可以作为活性混合材料用于水泥的生产，而目前钢渣还不能大量运用到水泥的生产过程中，如果将这两种废渣结合起来，降低不利影响，广泛应用于生产，在一定程度上可达到保护环境和资源再利用的目的。我们采用高温熔融的方法，将这两种物质熔融得到改性钢渣。通过对添加改性钢渣制备的水泥进行研究，探索改性钢渣对制备水泥的影响机理。
2 试验
2.1 试验原材料
(1)水泥熟料
水泥熟料为唐山冀东水泥公司生产的普通硅酸盐水泥熟料。粉磨前采用60mm×100mm颚式破碎机破碎。其化学成分见表1。
(2）改性钢渣
普通钢渣取自唐钢中厚板材有限公司，采用颚式破碎机破碎至5mm以下备用，其化学成分见表1。普通钢渣中加入15%的粉煤灰，混合后加入到氧化镁坩埚中，再放进高温加热炉中加热，按设定的升温程序升至1350℃以上熔融得到改性钢渣。
(3）粉煤灰
粉煤灰原料取自唐山西郊热电厂，属于二级粉煤灰，其化学成分见表1。
(4）石膏
石膏为天然二水石膏，SO3含量为39%。
2.2 试验设备与方法
粉磨采用SMϕ500mm×500mm的实验室小型球磨机，细度按GB/T1345-2005测定，安定性、标准稠度用水量、凝结时间按GB/T1346-2011测定，强度按GB/T17671-1999测定。
改性钢渣作水泥掺和材料的配方如下：水泥熟料65%、改性钢渣30%、石膏5%。将上述三种原料混磨，最后对制成的水泥作性能检测。
3 试验结果与分析
3.1 性能检测结果
试验中添加普通钢渣所得水泥记为P，添加改性钢渣所得水泥记为F，其物理性能检测结果见表2。
3.2 改性钢渣水泥SEM微观形貌分析
为进一步了解改性钢渣水泥的水化产物和结构，分别对3d和28d的改性钢渣水泥试样进行扫描电镜观测，检测结果如图1和图2所示。由图1可以看出，水泥试样有大量水化产物形成，且相互搭接、填充，伴有凝胶C-S-H、钙矾石、未水化C3S及复杂的网状结构。随着时间的迁移，水化强度不断增强，形成的水化产物不断发生交织和连生，使得水泥的孔隙率降低，有利于水泥获得较密实、坚固的结构(如图2所示)，从而使水泥具有较高的强度。
3.3 试验结果分析
3.3.1 掺加改性钢渣水泥安定性分析
fCaO水化后形成Ca(OH)2易产生体积膨胀，这是导致水泥安定性不良的最主要的因素，f CaO含量越高对水泥安定性影响越大。可以通过掺加不同矿渣或者降低碱度的方法来达到降低f CaO含量的目的。由于粉煤灰中CaO含量很低，添加后在一定程度上可达到此目的。钢渣掺加粉煤灰高温重熔改性后其fCaO含量见表3。
由表3可知，钢渣添加粉煤灰后fCaO的含量大大降低，其最大值为2.27%，最小值为1.46%，平均值为1.75%，fCaO的含量远远小于4.93%这一普通钢渣中fCaO的含量。根据国家标准(GB/T20491-2006)中规定“用于水泥和混凝土的钢渣微粉fCaO含量必须低于3%”。表3显示fCaO含量完全能够满足用于制作水泥的要求。由此可以断定添加改性钢渣后的水泥安定性是合格的。
由表1可以发现粉煤灰和钢渣中的MgO含量很高，而f MgO也是影响钢渣水泥安定性的一个重要因素。fMgO对水泥的影响机理与fCaO相似，即水化膨胀。但MgO经过1350℃的高温熔融，晶粒逐步发展粗大，结构变得致密，冷却后成死烧状态，此时MgO的水化速度非常缓慢，甚至1～2年时间内还不能完全水化，因此，对水泥的安定性没有直接影响。此外，水泥熟料和二水石膏中都含有一定量的SO3，白波等人[4]的研究结果表明：掺入SO3组分后，熟料中fCaO含量增加，但加入MgO可减轻这种不利影响，间接地降低f CaO对钢渣水泥安定性的不利影响。
3.3.2 掺加改性钢渣水泥标准稠度用水量和凝结时间分析
由表2可知，改性钢渣水泥的标准稠度用水量稍高于普通钢渣的标准稠度用水量。粉煤灰颗粒本身是表面光滑的球形颗粒，这些光滑的粒子可以在水泥中滚动，使水泥-粉煤灰体系的流动性提高，降低用水量，同时粉煤灰颗粒有一定的润滑作用，起到减水作用。然而，粉煤灰颗粒要比水泥颗粒小得多，用于包裹粉煤灰颗粒的水分会大大增加，包裹粉煤灰颗粒所需的水分大于上述减少的用水量，使得总体的标准稠度用水量略有增加[3]。
凝结时间也是水泥中一项不可忽视的重要指标。影响水泥凝结时间的因素很多，主要包括水泥中的矿物组成和含量、水灰比、石膏加入量等。从试验所得数据来看，改性钢渣水泥的初凝时间比普通钢渣水泥的初凝时间略短，而终凝时间明显延长。水泥中的C3A溶解度较大，水化的速度很快，再加上改性钢渣水泥的活性比普通钢渣水泥要高，使得水泥的初凝时间缩短;钢渣添加粉煤灰后，水泥熟料矿物所占比例会相应减少，导致有效水灰比增大，使得水泥的水化速率减慢，表现为水泥的终凝时间延长。
3.3.3 掺加改性钢渣水泥强度分析
普通钢渣水泥强度与改性钢渣水泥强度对比见图3和图4。由图可知，普通钢渣水泥的强度总体上大于改性钢渣水泥的强度。
由图3可知普通钢渣水泥的抗压强度大于改性钢渣水泥的抗压强度。一方面，添加粉煤灰后，水泥的有效水灰比增大，溶液中Ca2+离子浓度降低，水泥-粉煤灰体系总的水化速度减慢，相应地降低了掺加改性钢渣水泥的抗压强度。另一方面，由于粉煤灰是高温燃烧后的熔融产物，每个小颗粒的表面非常致密，与Ca(OH)2反应的速度非常缓慢。国内外大量资料研究表明[5]：粉煤灰的活性在3个月后才开始发挥，这使得大部分添加粉煤灰的水泥的早期强度偏低。而随着粉煤灰活性的激发，改性钢渣水泥的强度会不断增强，这也是添加粉煤灰制备水泥的一个共性。
由图4可见，改性钢渣水泥的抗折强度与普通钢渣水泥的抗折强度在水化前期相差不大，到了后期普通钢渣水泥的抗折强度大于改性钢渣水泥的抗折强度。金柏芳[2]研究表明：影响水泥抗折强度的主要因素首先是粒径，其次是水灰比，而水泥的抗折强度会随水灰比的增大而减小。试验采用的是同种方式的混磨，因此所得水泥粒径基本相同。在水泥粒径相同情况下，水灰比就变成了最主要因素。由于添加粉煤灰后，改性钢渣水泥的有效水灰比增大了，与之相反，它的抗折强度就减小了。
综上所述，添加粉煤灰后，使得改性钢渣水泥的整体强度比普通钢渣水泥要低，但这一强度仍可满足P·SS32.5R级水泥的强度要求。
4 经济环保效益分析
生产改性钢渣水泥所需成本低于普通钢渣水泥。以唐山地区为例，水泥熟料的价格为320元/t，普通钢渣250元/t，二级粉煤灰价格90元/t，按试验所用配比计算每吨水泥的成本可降低8元，由此可产生巨大的经济效益。同时，在生产过程中可充分利用普通钢渣和粉煤灰两种废弃物，减少对环境的污染，还可减少治理这些污染所需的资金。
5 结论
(1)钢渣添加粉煤灰高温熔融后添加到水泥中，可有效减少水泥中fCaO的含量，降低对水泥安定性的影响。
(2)改性钢渣水泥的标准稠度用水量、凝结时间等与普通钢渣相差不大，可满足制备钢渣水泥的要求。
(3)改性钢渣水泥的早期强度普遍低于普通钢渣水泥的强度，但能满足水泥的强度需要，随着时间的迁移，粉煤灰的活性会逐步激发，改性钢渣水泥的后期强度也会不断增强。
(4)钢渣添加粉煤灰高温熔融后做水泥混合材料，可充分利用废弃物，降低废弃物对环境污染的不利影响。
摘要：采用高温将粉煤灰和钢渣熔融得到改性钢渣,对掺加改性钢渣后所得水泥的微观结构和宏观力学性能进行研究与分析。结果表明:添加改性钢渣可降低改性钢渣水泥中fCaO的含量;添加改性钢渣水泥的强度比添加普通钢渣水泥的强度略低,但仍可满足P.SS32.5R级水泥强度的要求;改性钢渣作水泥混合材是可行的。
关键词：粉煤灰,改性钢渣,安定性,强度
参考文献
[1]陈益民,张洪滔,等.磨细钢渣粉做水泥高活性混合材料的研究[J].水泥,2001(5):1-4.
[2]金柏芳.水泥混凝土抗折强度影响因素的试验分析[J].公路,2004-05(5):158-160.
[3]杨志宾,韩敏芳,等.高掺量粉煤灰水泥制备与性能研究[J].稀有金属材料与工程,2008-01,37:637-640.
[4]白波,等.MgO对水泥熟料煅烧的影响[J].水泥技术,2008-04:69-71.
混合改性 第10篇
随着国民经济的快速发展,我国公路的交通流量日益增长,车轴负荷量也不断地增加,因此对路面的质量要求也在不断地提升。科学技术的发展在很大程度上促进了施工技术的提高,但是由于SMA改性沥青混合料面层的施工相对比较复杂,需要注意的点非常多,因此对其施工关键技术的研究仍具有非常重要的意义。
1 SMA改性沥青混合料应用的优势分析
SMA改性沥青混合料的主要优势是粗集料多,矿粉多(粉胶比一般超出通常值1.2 的限制),沥青用量大,要求高,可以显著提高路面的耐久性、抗磨耗、抗滑性能,同时还具有较好的高低温度稳定性[1]。SMA使用了大量的矿粉和沥青,促使沥青膜变得非常厚,混合料的空隙变得非常小。SAM改性沥青混合料可以有效地提升路面的质量,已经被广泛运用于高等级公路路面的施工之中了。
2 SMA改性沥青混合料面层施工全过程管理
(1)SMA混合料拌和管理。混合料的生产过程应该依据材料含水量的变化来调整矿料的上料速度、上料比例,用来保证一定的加热时间和加热温度,确保符合拌和要求。大量的施工经验发现当混合料存放的时间太长,在它的表面极易产生一层特别硬的膜,并且当时间过长的时候,不但会造成混合料的离析现象,而且由于长时间的存放无法保证混合料的温度,进而无法确保合理的摊铺和碾压温度要求。因此在施工的过程中应该严禁混合料的长时间甚至是隔夜放置,所以拌和好的混合料必须坚持当天拌和当天使用,随拌随用的原则。(2)沥青混合料运输管理。运料车装料前应在车厢上刷一层防黏结剂,装料后应加蓬布覆盖,这样既可以保证沥青混合料的施工温度也可以防止污染环境以及防止混合料在运输过程中遭雨淋。在装车的过程之中,每装一次要挪动一下位置,来减少离析。(3)沥青混合料摊铺管理。应该对摊铺作业的连续性和摊铺机的行走速度进行严格控制,以确保面层的平整度和压实度。如果不能连续的供料,这个时候摊铺机所要做的就是把剩余的混合料用完,然后抬起熨平板,准备好临时接头,并且将混合料摊铺碾压密实,防止出现等候的时间过长混合料冷却结硬[2]。另一方面,在摊铺的过程之中和摊铺结束之后,应派专业人员对摊铺机履带和基准梁处洒落的混合料进行清理。(4)沥青混合料碾压管理。压实分为初压、复压和终压。整个过程压路机应保持匀速前进。初压要保证速度均匀、缓慢,直进直退,并且驱动轮要面向摊铺机,初压开始温度一般不低于150℃;当初压完成之后,复压应该紧随其后,复压的速度通常是3km/h,而且不能停顿;复压之后应该紧随终压,这是要去除那些因为停车而引起的轨迹和不平整。
3 质量控制要点分析
3.1 混合料拌和过程的质量控制
沥青混凝土面层的使用品质和施工质量是判断公路工程质量好坏的重要指标,为了避免出现一些不合乎标准的花料、过油料、焦料,应该高度重视混合料的生产过程,严禁使用那些不合格的混合料。通过马歇尔试验和抽提试验对混合料的密度、沥青用量、矿料级配和空隙率等一些指标进行严格的调控,同时也要检测流值和稳定度,通过对温度的检测,来控制改性沥青SMA生产的四大温度,来确保生产高质量的混合料,严禁不合格的材料入场。
3.2 摊铺过程的质量控制
摊铺的过程是运用ABG摊铺机进行全幅度的一次性的摊铺,这个过程的要求十分严格,要做到连续不间断、均匀、缓慢地进行摊铺,严禁出现中途停顿和随意改变速度的情况,一旦发现,将立即处理。
一方面摊铺机和运料车要配合得恰到好处,来保证高度的平整度;另一方面还要防止摊铺机受到运料车的撞击或者运料车将料撒在下面层上。运料车要在摊铺机前100~300mm外挂空挡等候,在卸料的过程中,汽车应该在摊铺机的推动下同步前进。由于改性沥青SMA混合料拌和楼的生产率比较低,为了确保其不间断连续、均匀的摊铺,要求摊铺的速度不能超过1~3m/min,更可以放慢到1~2m/min,以确保摊铺机连续、均匀的摊铺,不但能提高平整度又能保证压实度。
ABG摊铺机的两侧应安装一套灵敏度、稳定性较高的非接触式平衡梁自动找平装置。同时,安排专业技术人员对摊铺好的面层厚度、压实度、路拱及横坡等指标进行跟踪检测,发现问题及时处理。
螺旋布料器给两侧供料,同时摊铺机刮料传送器先通过闸门然后供料,对于两者的运行速度有着严格的要求,最好要保持两者速度的匹配。一旦发现暂时性的断料的时候,摊铺机不能受影响,应该要继续保持正常的运行,然后停止振捣,并且通过接通熨平板的加热器,来确保改性沥青SMA的碾压和摊铺符合高温要求的条件,此过程是掌控平整度的关键一步。
提升在摊铺过程中的预压密实度。这样一来就可以在摊铺的时候,适当的提升夯锤的振捣速度,在熨平板和夯锤振捣的共同作用之下,通常可以让压实度的预压效果上升到85%以上。结果可以让剩余的压实系数变得特别小,因此初压的痕迹也非常小,从而确保了路面高度的平整度。
3.3 碾压过程的质量控制
改性沥青SMA路面一般都是运用刚性碾来实施碾压,而且在碾压的全过程中严格的控制好碾压的温度。严禁采用轮胎压路机,以防沥青混合料被搓擦挤压上浮,造成构造深度降低或泛油。同时,施工过程中应密切注意SMA混合料碾压产生的压实度变化,以防止过度碾压。
严格按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则实施碾压。在低温的条件之下,压路机需要紧跟在摊铺机的后面,最后碾压终了的温度应该高于90℃;低幅和高频方式对保持石料良好的嵌挤作用和棱角性、防止石料受到损伤都具有非常重大的意义。如果采用大幅度碾压易导致石料被压碎,出现“过碾压弹簧”的现象。因此,“紧跟、慢压、高频、低幅”是确保路面平整和压实度的最重要环节。
碾压的过程应该是要均衡的实施,在倒退的时候及时关闭振动,要渐渐的改变方向,不能转着弯移动,通常可以运用欧式的碾压方式,对每一次碾压的起点和终点可以做稍微地扭弯碾压,以此来去除碾压的接头轨迹。
对于压路机的运行状态有着严格的要求,不允许它在新铺的混合料上进行左右移动位置、调头和转向、停机休息或者突然刹车,对于其他的机械来说,他们不能在未冷却的路面上进行停留。最基本的原则是所有的机械,特别是压路机一旦开始碾压就不能再停机,直到施工结束,不然的话会出现局部的波浪。
在通道、涵洞和桥梁等结构物的接头处,还有紧急停车带或是匝道等压路机和摊铺机很难操作的位置,最好辅以人工快速的施工,以此来确保施工温度。在主车道两侧、匝道以及路口一般都安置了平缘石或立缘石,在施工中,尤其是上层面的施工中,要特别小心,不然的话会破坏缘石进而影响整体的美观效果。另一方面可以利用小型的压路机配合碾压,让改性沥青SMA的上层面和缘石连接得更加平顺。
3.4 接缝处的质量控制
改性沥青SMA路面的接缝处理相对于普通的混合料来说有一定的困难,因为在冷却之后SMA混合料变得无比的坚硬,为了解决这一问题,应该想尽一切方法来防止这种情况的发生。尽可能的情况下应少设横向接缝。宽幅路面施工应采用2 台或多台摊铺机联合摊铺,避免出现纵向接缝。为了提升平整度,通常情况下横向接缝多设置成垂直的平接缝,严禁采用斜接缝。
4 结语
SMA改性沥青混合料是将沥青、骨料、矿粉、稳定剂及纤维素等材料按照不同的质量和数量搅拌在一起形成的具有不同结构和力学性质的复合材料。通过充分利用这些材料的优势,使得路面能达到较高的高低温稳定性、耐久性、抗滑性等特点,在很大程度上提高了路面质量,保证运营后能够充分发挥它的作用。
摘要：随着交通运输事业的日益发展,对公路的施工质量提出了更高层次的要求,面层施工质量好坏将直接影响到公路的使用寿命、行车的舒适性以及后期公路养护成本。由于SMA改性沥青混合料面层在低温抗裂和高温抗车辙方面比普通的沥青混凝土面层具有更好的路用性能,目前在我国高等级公路施工过程中得到广泛的使用,文章对其施工过程的质量控制措施进行了深入探讨。
关键词：SMA,改性沥青,混合料,关键技术
参考文献
[1]荆靖,董光彬,周涛,等.稳定型橡胶改性沥青混合料设计与工程应用[J].山东建筑大学学报,2015(1):92-95.
[2]汪忠,张桂芝.改性沥青SMA路面施工技术与研究[J].公路,2005(10):107-111.