热拌沥青混合料生产工艺工法全解.doc

热拌沥青混合料生产工艺工法
QB/ZTYJGYGF-LJLM-0605-2011
第四工程有限公司 戴书军
1 前言
1.1 工艺工法概况
沥青混凝土路面是目前各等级公路路面最主要的结构形式，热拌沥青混合料又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。
热拌沥青混合料包括普通热拌沥青混合料、改性沥青混合料、乳化沥青混合料等多种形式。本工法重点介绍普通热拌沥青混合料的生产工艺及质量控制方法、要求。
1.2 工艺原理
将不同规格的冷矿料经配料装置初配，经过干燥筒烘干、加热再经过二次筛分后按照生产配合比确定的比例，与加热后经过计量的沥青按预先设定的程序先后投入到搅拌器内进行强制搅拌，拌和均匀后形成符合要求的混合料。
2 工艺工法特点
2.1 对各原材料的计量精度要求高，混合料生产过程中温度控制要求高。
2.2 成套大型机械施工，循环作业，生产效率高，质量易于控制。
3 适用范围
适用于各等级公路、城市道路等沥青混凝土路面热拌沥青混合料生产。
4 主要引用标准
《公路工程质量检验评定标准》JTG F80；
《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40；
《公路改性沥青路面施工技术规范》JTJ036；
《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052。
5 生产方法
热拌沥青混合料是将不同规格的冷砂、石料经冷矿料储存及配料装置进行初配后，由冷矿料输送机送至干燥筒烘干、加热后从滚筒排出，再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。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；连同按预先设定的比例计量的矿粉，一起按照程序设定的先后顺序投入到搅拌器内强制搅拌均匀。
6 生产工艺流程及操作要点
6.1 生产工艺流程
普通热拌沥青混合料生产工艺流程见图1。
碎石配料
冷料输送
计量输送
矿粉填料
加热烘干提升
筛分计量
计 量
搅拌
成品料提升
沥 青
加热保温
成品卸料储存存
图1 热拌沥青混合料生产工艺流程

6.2 生产操作要点
热拌沥青混合料适用于各种等级公路的沥青路面。其种类按集料公称最大粒径、矿料级配、空隙率划分见表1。
6.2.1 生产准备
（1）拌和站建设
沥青混合料拌和设备是由布置在同一个厂区内的若干个体独立工作装置所组成的综合性设备。厂区内一般包括集料存放场地、沥青贮存场地、熔化及加热设备、加温及拌和设备、试验室和办公用房屋。沥青混合料拌和站的设置需要根据工程规模及地理位置综合考虑场址、水、电、道路、生产能力、混合料运距、材料供应、环境保护等各项要求。
一般高等级公路应选用间歇式拌和机，单机生产能力180m3～240 m3, 拌和机除尘设备应符合环保要求。拌和机配备不少于6个的冷料仓，不同规格的矿料设置隔仓分类堆放，并搭设雨棚。料场及场内道路应作硬化处理，严禁泥土污染集料。建设完成经过标定后方可投入使用。
表1 热拌沥青混合料种类
混合料
类别
密级配
开级配
半开级配
公称最大粒径（mm）
最大粒径（mm）
连续级配
间断级配
沥青碎石
沥青
混凝土
沥青稳定碎石
排水式沥青磨耗层
排水式沥青
碎石基层
特粗式

ATB-40

ATPB-40

37.5
53.0
粗粒式

ATB-30

ATPB-30

31.5
37.5
AC-25
ATB-25

ATPB-25

26.5
31.5
中粒式
AC-20

AM-20
19.0
26.5
AC-16

OGFC-16

AM-16
16.0
19.0
细粒式
AC-13

OGFC-13

AM-13
13.2
16.0
AC-10

OGFC-10

AM-10
9.5
13.2
砂粒式
AC-5

4.75
9.5
空隙率(%)
3～5
3～6
>18
>18
6～12

（2）设备调试与计量控制
沥青拌和站安装完毕后进入整机调试阶段先对机械的各系统分别进行调试，为试生产作好准备。调试验收应根据相关技术规范及操作规程严格执行。调试的主要项目有：冷料仓的调试、烘干筒调试、小斗车的调试、计量系统的标定。拌和站建设完成后必须经过全面的标定验收方可投入生产。
热拌沥青混合料生产，混合料计量控制十分关键，生产过程中应该按照以下要点进行混合料生产过程中的计量控制：
1）测定不同转速时各冷料斗对应的流量（t／h）。
2）每天测定一次各规格冷料的含水量，如果超过限值，控制室可通过调速旋钮对供料流量进行调整。
3）沥青混合料生产工艺主要通过中心控制室电子计算机发出的各种指令进行操作。将有关数据输入计算机，按所需转数控制供料器，用计算机调控计量。
4）试验室每天做两次沥青混合料马歇尔试验，监视各项质量指标的波动情况，并通知控制室。
（3）原材料质量要求
1）道路石油沥青
① 沥青材料的选择应根据交通量、气候条件、施工方法、沥青面层类型、材料来源、设计、标书要求等情况确定。
② 沥青材料应附有炼油厂的沥青质量检验单。运至拌和厂的沥青材料必须按照现行《公路工程及沥青混合料试验规程》进行检验，经评定合格后方可使用。
③ 沥青混合料拌和厂应将不同来源、不同标号的沥青分开存放，不得混杂。在使用期间，储存沥青的沥青灌或储油池中的沥青不宜低于130℃，并不得高于170℃。在冬季停止施工期间，沥青可在低温状态下存放。经较长时间存放的沥青在使用前应抽样检验，不符合质量要求的不得使用。
④ 道路石油沥青在存储、使用及存放过程中应采取防水措施，并避免雨水或加热管导热油渗漏进入沥青罐中。
2)粗集料
① 粗集料应具有良好的颗粒形状，洁净、干燥、无风化、无杂质，并具有足够的高速公路路基路面强度和耐磨耗性。
② 路面抗滑表层粗集料，应选择坚硬、耐磨、冲击性好的碎石，其磨光值应符合规范要求。
3)细集料
① 沥青面层的细集料可采用天然砂、机制砂及石屑，其规格应分别符合规范要求。
② 细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，其质量应符合规范要求。
4)填料
① 沥青混合料的填料，宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩等憎水性石料，经磨细得到的矿粉。矿粉要求干燥、洁净、无泥土等杂质，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
② 采用沥青混合料拌和厂的回收粉尘做填料时，回收粉尘必须洁净、无杂质、塑性指数小于4，其用量不得超过填料的50％，其余质量要求与矿粉相同。
（4）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》中表5.3.2-1～5.3.2-7中选定。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》中表5.3.3－1～5.3.3－2及表5.3.4－1～5.3.4－4的规定。
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展开正式施工。
1）目标配合比设计阶段。
根据该工程确定使用的材料按采用“试算法”或“图解法”选定矿料级配。矿料级配可根据本地区的实践施工经验选择适宜的沥青用量，分别制作几组级配的马歇尔试件，测定其VMA（压实沥青混合料的矿料间隙率），初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。依照稳定度、空隙率、流值、密度、饱和度等指标确定共同范围，确定最佳油石比。以此作为目标配合比，供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。热拌沥青混合料目标配合比设计工艺流程图见图2。

图2 热拌沥青混合料配合比设计流程图
2）生产配合比设计阶段。
对于间歇式拌和机，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，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3个沥青用量进行马歇尔试验和试拌，通过室内试验和从拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量，关键步骤如下：
① 在工程设计级配范围内设计供优选用的1～3组不同的矿料级配，初试沥青含量初选级配曲线。
② 以预估的油石比为中值，按一定间隔(对密级配沥青混合料通常为0.5%，对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为0.3%～0.4％)，取5个或5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试件。每一组试件的试样数按现行试验规程的要求确定，对粒径较大的沥青混合料，宜增加试件数量。
③ 普通沥青加热温度150～160℃，石料：170～180℃，矿粉不加热，拌锅加热温度170℃。搅拌加料顺序：沥青—石料先搅拌90s 再加矿粉，再搅拌90s。搅拌完后预估一个击实试件的质量进行分样，分样一定要均匀。再在145℃状态下烘 1.5～2h。一般烘箱温度应调高10℃左右，最后进行击实。每种油量都要另拌一盘做最大理论密度试验。进行各项指标的试验确定最佳沥青用量，并对最佳沥青用量进行验证。
3）生产配合比验证阶段。
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。对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算1～3组粗细不同的配比，绘制设计级配曲线，分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方。标准配合比的矿料级配组成中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm以及公称最大粒径筛孔的通过率接近设计配合比级配的中间值，设计合成级配不得有太多的锯齿形交错，且在0.3mm～0.6mm范围内不出现“驼峰”。
沥青碎石混合料的配合比设计应根据实践经验和马歇尔试验结果，经过试拌试铺论证确定。经设计确定的标准配合比在生产过程中不得随意更改。生产过程中如遇进厂材料发生变化并经检测沥青混合料的矿料级配、马歇尔技术指标不符合要求时，应及时调整配合比，使沥青混合料质量符合要求并保持相对稳定，必要时重新进行配合比设计。
6.2.2混合料生产
（1）供料控制
生产热拌沥青混合料，各冷料仓的集料通过仓口下的小皮带输送到通往拌和机的大输送带上，仓口开启的大小和皮带运行的速度均直接影响各冷料仓供料的多少，因此，一般采取固定出料口的开启度，通过改变皮带运行的速度调整供料的数量。
为了确保供料的准确性，对沥青拌和楼冷料仓的送料速度与电机转速的关系进行标定，并根据形成的关系曲线，选定相应的电机转速进行送料。对沥青与矿粉的称量系统进行标定，控制室的电脑打印设备提供每盘混合料组成成分，使混合料的颗粒组成符合目标配合比使整个生产过程工作正常。
（2）拌和控制
确定适宜的拌和时间。间歇式拌和设备每盘拌和时间宜为30～60s，其中干拌时间不得少于5s～10s，最佳拌和时间是使拌出的混合料色泽，每个集料颗粒都被沥青膜均匀裹覆、大小颗粒分布均匀所需的最短时间。
当第一盘出料后，目测不合格(有花料、离析等)，则需重新进料，适当延长拌和时间。反复几次，直到合格为止。第一锅出料后，虽目测合格，仍须适当缩短拌和时间重新试拌，直至不合格料出现为止。取不合格料出现前一次合格料的拌和时间再加3～5s即为正式生产时的拌和时间(增加3～5s是考虑设备误差而增加的额外时间)。拌制根据配料单进料，严格控制各种材料用量及其加热温度。拌和后的沥青混合料应均匀一致，无花白、无离析和结团成块现象。
每班抽样做沥青料性能、矿料组成和沥青用量检验。每班拌和结束时，清洁拌和设备，放空管道中的沥青。做好各项检查记录，不符合技术要求的沥青混合料禁止出厂。
（3）温度控制
应根据不同的沥青品种和不同的沥青混合料确定拌和及出厂温度，可在拌和机的出料口接料检测温度，该温度如在规范规定的出厂温度范围内，且混合料色泽均一，流而不散，则认为该温度合适。如温度超出规定范围，或目测不合格，则须适当调整原材料的加热温度，直至满足为止。此时的集料及沥青的加热温度，即可定为正式生产时的加热温度。
沥青加热温度及沥青混合料生产温度，应根据沥青品种、标号等按表3的规定选择。
表2 沥青混合料的生产温度（℃）
种类及标号
道路石油沥青
50号
70号
90号
110号
沥青加热温度
160～170
155～165
150～160
145～155
矿料加热温度
比沥青温度高10～30
混合料出料温度
150～170
145～165
140～160
135～155
储料仓储存温度
贮料过程中温度降低不超过10
运输到现场温度（不低于）
150
145
140
135
混合料废弃温度（高于）
200
195
190
185
在正常情况下，控制温度宜根据沥青标号、剂量、粘度、气候条件及铺装层的厚度按下表规定的范围选择。但经试验段或施工实践证明表2中规定的温度不符合实际情况时，容许适当调整。
（4）成品保护与发料
拌好的热拌沥青混合料因故不能立即铺筑时，可放入成品储料仓存储。储料仓无保温设备时，允许的储料时间以符合摊铺温度需要为准，有保温设备的储料仓储料时间不宜超过72h。
沥青混合料出厂时应逐车检测其温度和重量，记录出厂时间，签发运料单。
7 劳动力组织
热拌沥青混合料生产每班主要人员配备见表3，应考虑到连续施工的人员换班，以满足需要略有富余为宜。
8 主要机具设备
8.1 主要机具
热拌沥青混合料生产是以机械为主的自动化、循环作业，主要生产机具设备见表4。同时，热拌沥青混合料设计、检验需要大量试验仪器设备，所需主要机具设备及试验仪器设备见表5。

表3 每班劳动力配备
序号
工种
人数
工作内容
1
生产负责人
1
负责全面工作
20
20
2
机械工程师
1
负责拌合机械检修
3
电气工程师
1
负责拌合站电气工程检修
4
控制室操作手
4
拌合机操作
5
沥青加热工
2
沥青加热
6
质检工程师
1
质量检查
7
试验工程师
2
试验工作
8
装载机司机
3
由料仓上料
9
辅助工人
10
配合生产设备
10
人员合计
25

表4 主要生产机具设备
序号
机械设备名称
规格
单位
数量
备注
1
拌和设备
180t/h或240t/h
套
2

2
储油罐（池）
容量不小于50t
个
6～10

3
锅炉（导热油）
90万大卡
台
1

4
沥青加热锅
3～5t
个
3～5

5
脱桶设备
导热油型3～5t/h
套
1

6
备用发电机
250～300kW
台
1～2

7
外电变压器
620kVA
台
1

8
矿粉罐车
8～15t
辆
2～3

9
地中衡
称量30～50t
台
1

10
装载机
2～3（m3）
台
3

8.2 试验设备
试验设备主要包括沥青试验仪器、原材料试验仪器、沥青混合料检测试验仪器三大类，见表5。
9 质量控制
9.1 容易出现的质量问题
9.1.1混合料配合比失调，供料不准确。
9.1.2生产出的混合料花白、结块或离析。
9.1.3生产温度控制不严，出现超温料、低温料。
9.2 质量保证措施
9.2.1 质检人员随时检测成品温度。对于含水量大于7％的细集料不允许使用。因此，对于几种集料都同时较湿的情况，要及时调整火力以提高温度，保证集料的烘干温度。
表5 主要实验设备配置表
序号
试验设备名称
规 格
单位
数量
1
马歇尔稳定度试验仪
包括流值计
台（套）
1
2
小型电动拌和机

台（套）
1
3
电动击实仪
包括击实试验模25个
台（套）
1
4
电动脱模仪

台
1
5
60℃恒温水箱

个
1
6
静水力学天平
称重2500g　感量0.1g
架
1
7
针入度仪
包括水槽、测针3根
套
1
8
沥青延度仪
0～150cm包括八字模9副
套
1
9
沥青软化点仪
包括架、球、套环等
套
1
10
沥青标准粘度仪

套
1
11
沥青闪点试验仪

套
1
12
沥青比重瓶

只
10
13
沥青抽提仪
离心式
台
1
14
标准筛

套
2
15
洛衫机磨耗机

台
1
16
针片状规准仪

个
2
17
压碎值试模

套
1
18
烘干箱
容重300L温控0～200℃
个
1
9.2.2生产设备、控制系统、计量系统完好正常对于生产质量也是至关重要的 生产设备是生产过程中最主要的硬件设备。生产设备是否完好直接影响产品的产量和质量，因此，应做好设备的例行保养、定期保养和冬季维修工作，做到一日三检落实，三级保养到位，故障及时检修，使拌和设备处于最佳的运转状态。
9.2.3 对于不同来源、不同品种、不同规格的集料，要进行分别堆放，否则，将混杂的集料铲放在冷料仓内，增加了控制沥青混合料质量的难度。
9.2.4 对于矿粉应采用苫盖或棚盖的保护措施，防止受潮，影响混合料的生产质量。
9.2.5沥青混合料应拌和均匀，所有矿料颗粒应全部裹覆沥青结合料。间歇式拌和机每盘拌和时间宜为30～60s，其中干拌时间不得少于5s。
9.2.6从拌和机向运料车上装料时，要求严格采取按照前、后、中顺序来回移动装料，保证混合料级配均匀不离析。
9.2.7经常测定成品料的温度。过低的温度影响拌和料的质量，而且不利于摊铺碾压，过高会引起沥青老化、结焦而废弃。应配贮料仓对成品料保温储存，但不宜长时间储存，最多不超过72h或温度降低不超过10℃。
10 安全措施
10.1 安全风险分析
10.1.1设备操作安全、电气安全、机械伤害事故风险。
10.1.2防中毒、防火、防烫伤、夏季高温防暑生产安全风险。
10.2 安全保证措施
10.2.1 施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
10.2.2生产中工作人员应经常巡视主机，但不得在搅拌机下停留。巡视时应检查各部有无异常、异响，以及沥青、燃油、骨料、石粉、车辆、溢料等情况，发现问题及时采取措施。
10.2.3非当班操作人员不得操作设备，无关人员不得接近设备。操作人员工作中要注意力集中，注视操作盘、电流计、指示灯等计器是否显示正常，出现异常要参照说明书处理后再工作。
10.2.4 设备应有专人负责管理，对各种机械操作人员和车辆加强安全动态管理，必须持证上岗，实行“定机、定人、定岗位”的“三定”制度。
10.2.5 生产中如突然停电，应立即切断电源，用气动阀门打开搅拌门，手动放出搅拌机内骨料。如停电时间超过2h，应排出热料仓内的热骨料后，方可继续生产。
10.2.6工作人员应配备安全帽、手套、防毒面具等劳动保护用品。工作过程中应注意防止高空坠物、高温烫伤等安全事故的发生，夏季高温施工环境，应采取防暑降温措施。
10.2.7 出料时要注意保证拌和机下无人，且要确认拌和机下有接料车。
10.2.8 燃油罐和加油站应与导热油热载体炉有足够的安全距离，防止发生火灾。拌合场内应采取有效的防火、防爆、防毒措施，场内严禁烟火，应设置防火警示牌，配备充足的消防器材。
11 环境保护措施
11.1 施工现场设置清晰、齐全的标志、标牌，施工机械作业现场设有专人指挥，施工现场、施工便道路容路貌整洁有序。
11.2各种地材分仓存放，并设置防雨棚，矿粉等粉粒状材料采取覆盖措施，防止污染环境。
11.3 加强施工现场材料的运输管理，严防运输过程中出现漏、洒现象，作业现场保持清洁整齐，完善安全防护设施，施工道路应及时维修确保道路平整、畅通，并及时洒水以减少扬尘。散装粉状物料宜使用粉料运输车运输，否则应用篷布覆盖，装卸尽量避免在大风天气下进行。
11.4 加强对施工燃料、工程材料、设备、废水、废气、生产生活垃圾的控制和治理，对混合料拌合站产生的粉尘、废弃物等集中回收存放，集中处置，减少对环境的污染。定期对沥青拌合设备的除尘装置进行清理，确保除尘效果。
11.5 采取安装吸音壁进行封闭处理，对溢料管进行包裹，消减石料与金属撞击噪声，经常性检查设备减少非正常噪音等方法降低生产噪音污染。
12 应用实例
12.1 工程简介及施工情况
12.1.1济菏高速公路第6合同段起讫桩号为K41＋640～K52＋080，全长10.44km。为双向六车道高速公路，路基宽度33.5m。设计SBS改性沥青混凝土路面1107540㎡。项目于2005年12月通过交工验收。

12.1.2京福高速公路三明段SR2标段位于三明市境内，全长29.144公里，设计为双向四车道沥青混凝土路面高速公路。设计沥青路面基层422700㎡，面层576300㎡。项目于2003年9月开工，2004年9月竣工。
12.2 工程结果评价
以上两个项目共生产路面热拌沥青混凝土390000t,日最高产量4000t。通过济菏高速公路、京福高速公路等项目的建设，我公司承建的高速公路沥青混凝土生产工艺得到了进一步的提高。同时也培养了一批热拌沥青混合料生产方面经验丰富的管理人员，为公司在沥青混凝土生产方面提高竞争力打下了坚实的基础。

图3 沥青混合料拌合楼

图3 沥青储存罐

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