交通运输工程沥青混合料作业.doc

交通运送工程 沥青混合料作业一、沥青路面各个结构层位应如何考虑？   1,层位功能     表面层：平整密实，抗滑耐磨，稳定耐久的服务功能，同时应具有高温抗车辙，低温抗裂，抗老化等品质。     中下面层：应具有一定的密水性，抗剥离性，高温或重载条件下，沥青混合料具有较高的抗剪强度。     下面层：具有良好的抗疲劳裂缝性能。     密实式中粒式或沥青混凝土细粒式（AC-13，AC-16）适宜于表面层，空隙率为3%-6%，在这范围内防治水害和冻害，又由于留有一定的空隙率，热季不泛油，抗裂性，疲劳强度和耐久性较优越。      中下面层和表面层工作环境相同，只是平整性和抗滑性能的规定略低一些，对密实防水和抗剪切变形规定高，用中粒式、粗粒式混合料（AC-20，AC-25）   2，经济效益    面层价格最高，不宜过薄。压实厚度与最大粒径有关。面层厚度与公称最大粒径有关。二、洒铺透层油是否有必要？若有必要性，应以何种性能为主，透层深度要达成多少？    半刚性基层沥青路面因其强度高、抗永久变形能力强、能适应重交通等优点，已成为我国目前高等级公路路面结构的重要形式。但是也有许多不尽人意之处，如裂缝、水损害等，为了使高速公路路面多层组合体系具有良好的结构承载力和耐久性，提高抗水害侵袭能力，对于面层表面以及基层与面层之间的层间解决技术也越来越重视。位于基层表面的透层能不能起到固结、稳定、防水、联结等作用对路面的质量和寿命至关重要。    根据透层的功能规定，对透层材料的好坏应从渗透性和层间结合效果两方面来进行评价，有效渗入是关键，使沥青面层与非沥青材料基层结合良好是目的。就不同透层材料而言，并非渗透深度大，增强层间结合的能力就强;煤油稀释沥青在渗透效果上明显有优势，但层间结合能力较差，因此并非十分抱负的透层材料;普通乳化沥青无论在水泥稳定碎石上还是在二灰稳定碎石上均不能实现有效渗透，不适合作透层材料;高渗透力乳化沥青的层间粘结效果较之煤油稀沥青要好的多，渗透深度虽然还不到规范规定的规定，但已比较接近，建议进一步研究改善其渗透性，如能有所突破，应当是一种较为抱负的透层材料。三、 简述溶剂脱沥青常采用的溶剂，及新型的有效脱去沥青中蜡质的脱沥青溶剂？   溶剂脱沥青是由减压渣油经溶剂沉淀法得到的脱油沥青产品或半成品，在常温下是半固体或固体。   我国最初建立的溶剂脱沥青装置采用的重要溶剂是丙烷。70年代,我国科技工作者对异丙醇,80年代以来又对正丁烷、混合丁烷、戊烷、凝析油戊烷馏分等溶剂进行了较为进一步的研究。C3溶剂脱沥青工艺可以得到残炭较低、颜色较浅的高质量脱沥青油,因而不易使催化裂化催化剂失活,有助于催化裂化装置的操作。另一方面也为润滑油生产、溶剂脱蜡脱油工艺提供了优质原料,使石油蜡精制工艺在较为缓和的条件下得到高质量的石油蜡。由于C4溶剂溶解度较大,临界温度较高,溶剂脱沥青可以在较高的温度下进行,有助于减少渣油的粘度,提高溶剂与渣油间的传质速率,因而脱沥青油收率较高,有助于扩大催化裂化原料。正戊醇、异戊醇、丁醇和异丙醇等醇类溶剂也获得了应用。对于交通不便,其它溶剂供应困难,希望生产微晶蜡的炼油厂,可采用异丙醇溶剂脱沥青工艺。该工艺操作压力低、设备投资少、工艺简朴,缺陷是两相密度差小,萃取塔生产能力低。南充炼油厂采用异丙醇溶剂脱沥青工艺成功地生产出了微晶蜡,装置运转正常。    目前,许多溶剂脱沥青技术的生产目的是为了最大限度地获得用于催化裂化装置原料的DAO,因此混合C4溶剂及更重的戊烷、凝析油戊烷馏分脱沥青技术获得了较快的发展,特别是混合C4溶剂脱沥青技术发展更快。预计较重的溶剂如混合C4溶剂会获得越来越广泛的使用。此外,为了获得更多的脱沥青油为催化裂化装置提供原料,国内外开发了超临界溶剂脱沥青技术。ROSE技术在国外发展较快,但是在我国实际工业应用估计还需较长时间。四、 针入度指数PI还可以评价哪些性能？   针入度指数是应用针入度和软化点的实验结果来表征沥青感温性的一个指标。同时也可采用针入度指数判别沥青的胶体状态。 PI<-2 溶胶    -2PI2 溶凝胶  PI2 凝胶，-11的溶凝胶沥青适宜修筑沥青路面。 针入度温度感应性系数A越大，表达沥青对温度的变化越敏感，其性能就越不好。五、 前苏联在粘稠道路石油沥青技术标准中增长了0的延度这一评价指标，目前评价沥青延度的方法。延度作为评价沥青低温性能的指标，由于其方法简朴，比较直观等优点，一直为众多的国家所采用。在我国，延度指标显得特别重要。许多实验表白了延度值与路面低温开裂有不同限度上的相关，并由此提出了不同规定的延度标准。美国宾西法尼亚州实验路证明了延度是表征沥青路面性能很好的指标，且得出结论是 4延度与路用性能一致，延度越大，路面状况越好。近年的研究表白，延度的实验温度有减少的趋势。十八届道路会议肯定了 0延度在沥青路面抗裂方面的重要性。德国 1995 年最新的道路沥青标准也将延度的实验温度按针入度不同下降到 7、13等。匈牙利的 BTA 沥青标准控制体系的延度实验温度为 4。美国沥青标准历来没有过延度，美国联邦公路局FHWA 在 1988 年曾向运送部正式提出建议，明确指出蜡的存在影响低温开裂，并提出用 4低温延度（1cm/min）对含蜡量进行限制。我国的重交通道路石油沥青技术规定中规定了 15延度的指标值,在控制沥青路用性能中起到了很好的作用。“八五”攻关的研究成果表白，沥青的延度与温度的关系曲线存在转折点温度，即各种沥青都有一个延度迅速增长或减少的温度，当速率为 5cm/min 时，温度低于 7，各种沥青的延度差别甚小，温度大于 7而小于 15，延度迅速拉开。同时，将 10延度与按 SHRP 方法进行的小梁弯曲实验（BBR）的弯曲蠕变劲度 S，以及直接拉伸实验（DTT）的破坏应变相比较，发现它们之间有良好的相关关系，该成果推荐采用 10延度。对沥青进行抗拉强度的实验，能更好地反映沥青的力学性能。抗拉强度大、延伸长度大的沥青材料能在较大的变形范围内不被破坏，用这种材料建成的沥青路面不易产生裂缝，并能承受较大的负荷冲击力。尽管国内外对延度实验的意义尚有不同的见解，但大都认为沥青的延度与路面使用性能有一定的相关性，特别是低温延度与低温开裂性能关系密切，因此在不少国家的沥青标准中，开始增长低温延度的指标。我国普通沥青由于沥青中含蜡量较高，往往沥青的延度指标达不到规定，坚持延度指标也有限制含蜡量的意义。由于沥青延度实验简便，测试快速等优点，作为评价沥青低温性能的指标已延用了许数年。为了进一步提高沥青延度的意义，采用更低的实验温度是必要的。为此进行了大量的探索，对沥青样品进行了标准延度实验、延度模的改善、测力延度等实验1。低温性能是沥青性能的一个重要方面，因此研究其评价指标是必要的。沥青的延度实验作为评价沥青低温性能的指标，由于其方法简便，比较直观等优点，从而成为被众多国家所认可的指标之一，特别在我国，显得更加重要，在控制沥青路用性能中起到了很好的作用。随着沥青材料性能的发展变化，为了进一步发挥延度的作用，有必要对其加以改善。测力延度就是其深化发展的一个方面，它不仅与传统的延度没有相抵触的部分，并且能有效的测出拉伸过程中力和功的变化，从而能对基质沥青、改性沥青的拉伸特性更好地做出评价。六、 道路石油沥青性质的评价指标。 道路石油沥青的物理性质： 1，密度和相对密度  沥青的密度是沥青在规定温度（15C）下单位体积的重量。沥青相对密度是沥青在25C下的质量与25C下同体积水的质量之比值，密度大，一般沥青的质量比较好。 2，沥青的热胀系数  沥青是热胀冷缩的材料，而标准的密度测定温度为15C.沥青在运送、储存、喷洒使用时都处在高温条件下，沥青的高温密度肯定比15C密度小，这是由于沥青材料在温度升高时，体积将发生膨胀。  温度上升1C，沥青单位体积或单位长度几何尺寸的增大称之为体膨胀系数或线膨胀系数。沥青的体积膨胀系数对沥青路面的路用性能有密切关系，体膨胀系数越大，则夏季沥青路面越容易产生泛油，而冬季又容易出现收缩开裂。体膨胀系数是线膨胀系数的三倍。 3，介电常数沥青的介电常数是沥青的电性质，英国运送与道路研究所研究认为，沥青在阳光的紫外线、氧气、雨水和车辆油滴影响下，其耐候性与沥青的介电常数有关;同时认为，路面的抗滑性也与沥青的介电常数有关。道路石油的路用性能：  1，沥青的黏滞性  （1）沥青黏滞性定义   黏滞性又称黏性，是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生互相位移而抵抗剪切变形的能力。   沥青的动力黏度，即在流体内每1m的长度上，在1m/s的速度梯度时，与该速度梯度方向相垂直的面上，在速度方向上产生0.1N/m2应力时的黏度   运动黏度：某一温度下沥青的动力粘度与该温度下沥青密度之比。   （2）沥青黏度的测定方法真空减压毛细管法沥青标准黏度实验针入度实验  2，沥青的感温性   沥青是复杂的胶体结构，黏度随温度的不同而产生明显的变化。这种黏度随温度变化的感应性称为感温性。（1）软化点实验2针入度指数  3，沥青的耐老化性耐老化性的评价方法：沥青的老化可分为短期老化和长期老化两种。模拟沥青混合料在施工过程中的老化实验-薄膜烘箱加热实验和旋转薄膜加热实验；模拟路面使用过程中沥青的老化实验-压力老化实验  4，沥青的黏弹性（1）沥青的劲度模量（2）沥青的动态剪切流变实验  5，沥青的低温性能     （1）沥青的低温延性（2）弯曲梁流变实验（3）直接拉伸实验  6，沥青的施工安全性 闪点  7，沥青的溶解度  8，沥青的含蜡量七、 各种沥青混合料级配的性能、区别。，密级配沥青混合料按密级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料与沥青结合料拌合而成，设计空隙率较小（3%-6%）。涉及密实式沥青混凝土混合料和密实式沥青稳定碎石混合料沥青混凝土包含粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式。空隙率为3%-5%，按关键性筛孔的通过率不同又分为粗型、细型密级配沥青混合料，粗集料嵌挤作用较好的也称嵌挤密实型沥青混合料。密实式沥青碎石混合料包含特粗式、粗粒式两种，空隙率为3%-5%，重要用于基层。，半开级配沥青碎石混合料由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌合而成，压实后空隙率在的半开式沥青碎石混合料。，开级配沥青混合料矿料级配重要由粗集料嵌挤而成，细集料及填料较少，经高黏度沥青黏结形成的开级配沥青碎石混合料（设计空隙率大于）例如：、ATPB开级配沥青碎石包含特粗式和粗粒式两种，以ATPB表达，空隙率大于18%，重要用于基层，以减少基层的裂缝和起到排除基层内部水分的效果。大空隙排水式磨耗层沥青混合料包含中粒式、粗粒式和砂粒式等类型。以OGFC表达，了、空隙率大于18%，重要用于表面层，起到提高抗滑和排水的作用。 4，间断级配沥青混合料矿料级配组成中缺少一个或几档（或用料很少）而形成的沥青混合料。间断级配最典型的是沥青玛蹄脂碎石混合料，它是由沥青结合料和少量的纤维稳定剂、细集料以及较多的矿粉组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体形成的沥青混合料。八、 不同类型改性沥青的性能应如何评价？对每一类型的改性沥青都提成几个等级，每一个等级适应于不同的气候条件。同一类改性沥青的A、B、C、D级，重要是反映基质沥青标号及改性剂剂量的不同，从A到D意味着沥青的针入度变小，沥青越硬高温性能越好，低温性能减少。SBS改性沥青最大特点是高温性能、低温性能都好，且有良好的弹性恢复性能，所以采用软化点、5C低温延度、回弹率作为重要指标。由于实验后的弹性恢复性能减少很少，甚至出现比老化实验前还要好一些的情况，再加上实验规定的，数量较多所以没有列入。改性沥青最大特点是低温性能得到改善，所以以C低温延度作为重要指标，考虑到改性沥青在老化实验后延度严重减少的实际情况，故还列入了RTFOT后的低温延度。此外黏韧性实验对评价SBR改性沥青特别有价值，软化点实验作为施工控制较为简朴，也列入标准中。EVA及PE类改性沥青的最大特点是高温性能明显改善，故以软化点作为重要指标。在5C实验温度条件下，延度一般还要减少，局限性以评估低温抗裂性能，故不列入。九、 沥青混合料配合比设计方法（AC、SMA）？  1，AC  （1）矿料配合比例设计   查阅路面设计文献，获取混合料的级配类型及规定的矿料合成级配范围，用图解法或电算法，进行矿料配合比例设计。   （2）拟定最佳沥青用量 &nbsp; 沥青混合料的最佳沥青用量用马歇尔法拟定，既保持矿料的的配合比例不变，改变沥青用量，至少成型5个沥青用量的试件，通过测试和计算有关马歇尔指标值，结合沥青混合料技术标准拟定最佳沥青用量。量测：高度、密度、稳定度计算：毛体积相对密度、最大理论密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度（3） 拟定最佳沥青用量绘制沥青用量与马歇尔指标值关系图。拟定最佳沥青用量OAC1拟定最佳沥青用量中值OAC2  拟定最佳沥青用量OAC  运用OAC所相应的空隙率和VMA值，检查是否满足规范关于最小VMA值的规定。  结合气候条件、交通特性、公路等级，调整最佳沥青用量。（4） 粉胶比检查（5）配合比验证（6）配合比的调整与材料更换2，SMA   （1）目的配合比设计拟定矿料配合比例马歇尔物理指标测试及计算环节如下 1、测定各组成矿质材料的毛体积相对密度或表观相对密度，计算各初步级配矿料的合成毛体积相对密度、合成表观相对密度、有效相对密度。 2、将合成级配中小于粗、细集料分界筛孔的集料筛除，用捣实法测定粗集料骨架的松方毛体积相对密度。 3、计算各组初试级配捣实状态下集料松装间隙率 4、预估SMA混合料的油石比，作为初试油石比，制作马歇尔试件，用表干法测定试件的毛体积相对密度 5、计算混合料马歇尔试件的粗集料骨架间隙率，并计算混合料的空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度。 拟定矿料级配（）拟定最佳沥青用量（）配合比检查与调整、检查谢伦堡沥青析漏实验肯塔堡飞散实验车辙实验水稳定性实验渗水系数和构造深度检查、 配合比调整（）生产配合比以及试拌试铺配合比十、 沥青混合料路用性能如何评价？ 1,青混合料的高温稳定性 （1）马歇尔实验（2）车辙实验 2，沥青混合料的低温抗裂性  （1）低温蠕变实验（2）低温弯曲实验 3，沥青混合料的水稳定性  （1）浸水马歇尔实验（2）真空饱水马歇尔实验（3）冻融劈裂实验 4，沥青混合料的耐老化性：孔隙率，沥青饱和度、沥青含量 5，沥青混合料的抗滑性：矿料的表面构造，颗粒形状与尺寸，抗磨光性，表面构造深度 6，沥青混合料的施工和易性：矿料的级配、沥青的用量和矿粉的质量。十一，病害分析（沥青路面的危害类型、因素分析及其防治对策），纵向或横向的永久变形（高温、重载） 车辙车辙的形成重要是沥青面层在行车荷载的作用下，进一步压密、挤压使轮迹带下沉，两侧面鼓起，形成波峰和波谷状。因素：级配设计不好、沥青对温度太敏感，沥青用量偏多、施工质量差，孔隙过大、施工后期车辆挤压沥青路面设计：合理的路面厚度（15cm25cm）沥青混合料：混合料1选用嵌挤型的沥青混合料类型（SMA、OGFC、嵌挤的AC）；2合理的混合料的空隙率矿料1破碎、坚硬、纹理粗糙、多棱角、立方体颗粒；2矿料颗粒间接触压力（因碾压效果及荷载而异）；3细集料的棱角比粗集料更为有利沥青1选用稠度大、PI值大、标号小的沥青；2选用SBS、PE等改性沥青；3尽量减少沥青用量；4适当增长粉油比（不宜小于11.2）沥青路面施工1提高沥青面层的压实度；2减少沥青混合料的离析，横向开裂（冬季）、反射裂缝、龟裂 ）裂缝裂缝分类：荷载裂缝（纵向开裂网裂）、非荷载裂缝  荷载裂缝：路面结构强度局限性，在轴载的反复作用下产生开裂、超载现象严重的路段，或施工质量不良路段一般都随着车辙非荷载裂缝（高等级公路的重点）：纵向裂缝、横向裂缝、龟裂和网裂纵向裂缝：填土压实度不够，新老路基不均匀、沥青混合料施工接缝解决不妥或碾压不密实、基层或路基开裂横向裂缝：低温裂缝、反射裂缝温缩裂缝：温度骤降时发生的温缩裂缝；反复温度变化对路面产生累积的破坏而导致的断裂。特点：与行车方向垂直，裂缝规则反射裂缝：当沥青面层较薄时，裂缝较容易反映到面层上来。龟裂和网裂：沥青面层疲劳、沥青面层老化、基层顶面松散或凹陷、基层反射裂缝的修补：沥青、改性沥青、灌缝料、沥青胶浆横向裂缝：非荷载裂缝温缩；基层反射选择抗裂性好的沥青、沥青混合料、提高施工质量；采用抗裂性好的基层荷载裂缝路面结构设计不妥；配合比不妥；施工质量低劣；车辆严重超载合理的路面结构设计；提高施工质量（提高路面的强度及其他路用性能）；限制车载纵向裂缝基层纵裂；路基不均匀沉降；摊铺时的纵缝问题解决好路基、基层，满足工程质量规定；解决好摊铺时的纵向接缝。网状裂缝路面的强度局限性，特别是基层过低；沥青老化；开裂后未及时解决。选用抗老化性能好的沥青、沥青混合料；面层施工前，解决好基层，特别是松软的夹层；加强养护，坑槽、松散（雨季、春季）水损坏空隙率过大、基层强度局限性、施工质量材料  水稳定性局限性；抗剥落剂没有达成目的 。         1. 尽也许选择与沥青粘附性好的集料；减小石屑含泥量，积极使用机制砂；矿粉必须是石灰岩矿粉，不使用酸性石料的石屑；                 nbsp;                                              2. 采用改性沥青，加强与集料的粘结；采用针入度较小的沥青；            3. 尽量采用掺加消石灰或具有长期有效的抗剥落剂           &nbsp;       配合比设计  矿料级配不合理；空隙率过大；路面泌水性差；混合料水稳定性局限性                        1. 矿料级配尽量采用S型； 2. 严格控制设计空隙率，统一空隙率计算方法；3. 合理选择沥青面层的构造深度和渗水系数指标；4. 保证水稳定性检查指标（双指标）合格施工 沥青路面混合料离析严重，施工性能差             &nbsp;               1. 加强施工过程控制，进行路面离析检查； 2. 减小原材料生产、运送、存放、运送中的离析； 3. 减小摊铺过程的离析，不采用全幅摊铺；4. 控制集料粒径与各层厚度相匹配；泌水性差5.优选采用轮胎压路机搓揉碾压，提高泌水性防止接缝离析6. 认真做好接缝压实局限性，不敢放开碾压；压实度数据不真实                  7.保证压实层厚度与最大粒径相匹配；8. 防止片面追求平整度而影响压实度；9. 改变完全钻孔检测结果，重点控制工艺，防止数据弄虚作假施工污染严重，层间粘结不成整体10. 改变标段划分方法，基层、面层宜连续施工；11. 强化喷洒粘层油，保证沥青层层间结合良好改善沥青层与半刚性基层之间的层间粘结                  12. 改变乳化沥青透层油的喷洒时间；13. 更换透层油品种，采用稀释沥青，半刚性基层透层油深度规定不小于5mm,柔性基层不小于10mm，沥青路面泛油、石料磨光，抗滑局限性抗滑性局限性泛油：沥青含量过高、细集料过多、水损害抗滑性：级配：级配不妥，粗集料尺寸偏小。沥青：标号过大，用量过多，路面泛油。集料：粗集料不耐磨，迅速磨光。施工：混合料拌和不均匀，施工时碾压局限性等等。，沥青路面的其它病害（非高等级公路为主）：拥包、麻面、脱皮、波浪（搓板）、油包、啃边 十二，性能分析  ，SMA的组成特点   沥青玛蹄脂碎石混合料是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的矿粉组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料的间隙，组成一体形成的沥青混合料。他的最基本的组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两大部分。 （1）SMA是间断级配的沥青混合料。 （2）为加入较多的沥青，一方面增长矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂，通常采用木质素纤维用量为沥青混合料的0.3%，也可采用矿物纤维，用量为沥青混合料的0.4%。 （3)沥青结合料用量多，比普通混合料要高1%以上，粘结性规定高，希望选用针入度小，软化点高，温度稳定性好的沥青。最佳采用改性沥青，以改善高低温变形性能及于矿料的粘附性。 （4）的配合比设计与马歇尔配合比设计方法不完全相同，它重要由体积指标拟定。目的空隙率，车辙实验是重要的设计指标，还可以参考稳定度和流值，；沥青用量还可以参考高温析漏实验拟定。（） SMA的材料规定：粗集料必须特别坚硬、表面粗糙、针片状颗粒少，以便嵌挤良好，细集料一般不用天然砂，宜采用坚硬的人工砂;矿粉必须是磨细石灰石粉，最佳不使用回收粉尘。（） SMA的施工跟普通沥青混凝土相比，拌合时间要适当延长，施工温度要提高，压实不得用轮胎碾。   综合SMA的特点，可以归纳为三多一少：粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少，掺纤维增强剂，材料规定高，使用性能全面提高。的强度机理的组成中，粗集料骨架占到左右，混合料中粗集料互相之间的接触面很多，细集料很少，玛蹄脂部分仅仅填充了粗集料之间的空隙，交通荷载重要由粗集料骨架承受。由于粗集料颗粒之间互相良好的嵌挤作用，沥青混合料产生非常良好的提抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的黏度下降，对这种抵抗能力的影响也会很小，因而，具有较高的高温抗车辙能力。在低温条件下，抗裂性能重要由结合料的拉伸性能决定。由于SMA的集料之间填充了相称数量的沥青玛蹄脂，他包在粗集料表面，随着温度的下降，混合料收缩变形使集料被拉开时，玛蹄脂有较好的黏结作用，它的韧性和柔性使混合料有较好的低温变形性能。混合料的空隙率很小，几乎不透水，混合料受水的影响很小，再加上玛蹄脂与集料的粘结力好，混合料的水稳定性也有较大改善。SMA混合料规定采用坚硬的、粗糙的、耐磨的优质石料，矿料级配采用间断级配，由于粗集料含量高，路面压实后表面形成大的空隙，构造深度大，一般超过1mm，从而使其具有很高的抗滑性。混合料内部被沥青玛蹄脂充足填充，且沥青膜较厚，混合料的空隙率很小，沥青与空气的接触小，因而沥青混合料的耐老化性能好。