1沥青混合料生产工艺.docx
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1沥青混合料生产工艺
热拌沥青混合料生产工艺
沥青混凝土路面具有良好的行车舒适性和优异的性能，建设速度快，维修费用低，为此，各等级公路绝大部分都使用沥青路面。
热拌沥青混合料是当前沥青混凝土路面施工的主要方法，也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。
1工艺特点
成套大型机械施工，循环往复式作业，质量容易得到保证。
2适用范围
适用于高速公路、一级公路及以下等级公路沥青混合料（含SMA混合料）生产。
3工艺原理及设计要点
3.1工艺原理
将不同规格的冷砂、石料经冷矿料储存及配料装置的给料机进行初配后，由冷矿料输送机送至干燥筒烘干、加热后从滚筒排出，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，此外，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；各种材料按配合比分别计量后，按预先设定的程序先后投入到搅拌器内进行强制搅拌，掛待拌和均匀后，或直接卸入运输车中，或送至成品料储存仓内暂时储存。
3.2设计要点
3.2.1热拌沥青混合料的种类
热拌沥青混合料（HMA）适用于各种等级公路的沥青路面。
其种类按最大粒径、矿料级配、空隙率划分见表1。
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
3.2.2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》JTJ F40-2004表5.3.2-1~5.3.2-7中选定。
1）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》JTJ F40-2004表5.3.3－1~5.3.3－4及表5.3.4－1~5.3.4－4的规定。
改性沥青混合料，应进行高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳定性能等试验，其技术指标应按《公路改性沥青路面施工技术规范》JTJ036-98及有关公路沥青路面设计、施工规范的规定。
必要时，应进行耐久性能、抗老化性能等方面的试验。
2）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开展大规模施工。
（1）目标配合比设计阶段
①确定各矿料的组成比例。
分别用各施工单位实际使用的矿料进行筛分，用计算机或图解计算各矿料的用量，使合成的矿料级配在给定的级配范围内，特别是0.075mm、2.36mm、4.75mm三档筛孔通过率必须符合级配要求并并尽量接近中线。
②确定沥青混合料拌和和击实温度。
将选用的沥青取样进行60℃、135℃、175℃运动粘度试验，绘制粘—温曲线（或沥青公司提供的粘温曲线），以粘度170±20mm2/s时的温度作为拌和温度；以280±30mm2/s时的温度作为击实温度。
在现场无条件进行运动粘度试验时，也可以根据沥青供应商推荐的温度范围确定拌和温度和击实温度。
③确定沥青的最佳油石比。
用以上计算确定的矿料组成和根据经验估算的油石比，按0.5%间隔变化，取5个不同的油石比，在实验室用小型拌和机在规定的拌和成型温度范围拌和沥青混合料。
试模和底座应按规定预热，按规定的击实次数和温度范围成型Marshall试件。
④进行Marshall试验，测定马歇尔稳定度及流值等物理力学性质。
对于AC－25及以上混合料，由于粗集料的尺寸超过了26.5mm，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）的规定，配合比设计时可以用26.5~13.2mm的集料等量取代大于26.5mm的集料用量，成型马歇尔试件。
根据上述试验结果绘制密度、饱和度、空隙率、稳定度、流值—油石比曲线，求出相应于密度最大的油石比a1，相应于稳定度最大的油石比a2，相应于空隙率中值的油石比a3，计算最佳沥青用量的初始值OAC1：
OAC1=（a1+a2+a3）/3。
⑤根据以上曲线求出满足沥青混合料技术指标的沥青用量范围OACmin~OACmax，计算中值OAC2：
OAC2=（OACmin+OACmax）/2。
检查OAC1是否在OACmin~OACmax范围内，若不在，就应调整级配，重新进行以上试验；若在根据OAC1和OAC2综合确定最佳油石比OAC。
一般OAC可取OAC1和OAC2的中值，必要时可根据气候、交通量等实际情况进行优化选择。
⑥按照以上方法确定的配合比试拌混合料，检验动稳定度、残留稳定度等。
如果各性能均满足要求，就以此配合比为目标配合比。
如果任一指标不满足要求，就应分析原因，调整油石比范围或矿料级配，重新进行以上试验，直至完全合格，找出最佳级配和最佳油石比为止。
（2）生产配合比设计阶段
对间隙式拌和机，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，供拌和机控制室使用，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%等三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。
如果以上三个油石比的混合料试件的各项试验结果符合规定，则取OAC为生产配合比的最佳油石比；如果其中一个油石比不能符合规定，则应再补做油石比相差±0.3%的一组混合料试件进行检验，并取符合规定中间油石比做为生产配合比的最佳油石比。
（3）生产配合比验证阶段
拌和机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。
标准配合比的矿料级配应严格控制在0.075mm、2.36mm、4.75mm和4.75mm与最大粒径的中间粒径（如果4.75mm与最大粒径之间的档次为偶数，取两个中值中较小一级的粒径）四档的筛孔通过率接近要求级配。
当所有指标经检验均合格后即可正式施工，如果有的指标不合格应分析原因，进行适当调整后再进行验证。
4工艺流程
4.l沥青混合料生产工艺流程
沥青混合料生产工艺流程见图1。
4.2改性沥青生产工艺流程
改性沥青生产工艺流程间图2。
4.3乳化沥青生产工艺流程
乳化沥青生产工艺流程见图3。
5生产操作要点
5.1生产条件
沥青混合料拌和设备是由若干个体独立工作装置所组成的综合性设备。
区内一般包括材料存放场地、沥青贮存地、熔化及加热设备、试验室及办公用房屋。
沥青混合料拌和厂运行时会产生较大的粉尘和噪声等污染，因此厂址不宜选在居民区附近，又要满足拌和对供电和排水的要求。
厂址离施工工地以在2h运距之内为佳。
此外，厂址还应处于交通干线或至少7m宽路面道路的旁边，以便生产成品的运输。
场地形状以矩形为佳，场地内的各种设施和布置应协调。
厂址选择好后，根据生产能力估算场地面积，其面积应能容纳拌和工厂的所有设施（见表2）。
表2沥青混合料场占地面积
生产能力（t／h）
拌和器容量（kg）
场地面积（亩）
120～160
2000
20
180～240
3000
30
240—320
4000
40
为保证厂区路通、水通、电通及场地平整。
路最好是环形路，方便运输车辆进出自行。
用水量应满足生活用水和少量生产用水，一般第天约需20吨。
动力供应最好使用地方电网供电，如没有则需配发电设备，设备功率见表3。
表3沥青混合料生产设备功率
拌和机生产能力（t／h）
拌和设备功率（kW）
附属设备功率（kW）
改性沥青设备功率（kW）
160
500
80
200
240
700
80
200
320
80
200
5.2计量控制
1）测定不同转速时对各冷料斗对应的流量（t／h）。
2）确定各配合比相对应的要求转速。
3）生产前中心试验室先确定混合料配合比。
4）工地试验室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。
5）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。
6）沥青混合料（改性沥青、乳化沥青）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。
控制室装有各种仪表和信号装置，可监视整套设备运转情况，反映出矿料、矿粉、沥青用量的变化，实现生产过程的全自动控制。
7）对沥青冷料及沥青混合料温度控制。
8）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。
6主要原材料及生产设备
6.1主要原材料
主要原材料有：
沥青、碎石、矿粉、砂、改性剂、稳定剂、木质纤维素、乳化剂等。
6.2主要机械设备
6.2.1生产设备
生产设备一般应根据摊铺进度需求量，宜采用生产能力为160～320t/h的间歇式沥青拌和站。
沥青拌和站包括拌和楼主体、成品仓、沥青罐、导热油炉、石粉仓、集料输送及烘干集尘设备。
所需机械设备见表4。
表4主要施工机械设备的配制表
序号
机械设备名称
规 格
单位
配备数量
1
拌和设备
160t/h、240t/h、320t/h
台（套）
1
2
储油罐（池）
容量不小于50～100t
个
4～6
3
锅炉（导热油）
60～70万大卡90万大卡
台（套）
1
4
沥青加热锅
3～5t
个
3～5
5
脱桶设备
导热油型3～5t/h
台（套）
1
6
备用发电机
260～300KW
台
1～2
7
外电变压器
620KVA
台
1
8
沥青油罐车
25t
辆
1
9
矿粉罐车（水泥罐车）
8～15t
辆
2～3
10
地中衡
称量30～50t
台
1
12
装载机
2～3（m3）
台
2~3
6.2.2配属设备
１）乳化沥青设备
高速公路施工乳化沥青一般由甲方指定供应；如果不指定供应，则应配备乳化沥青设备，其生产能力为4～6t/h。
２）改性沥青设备
如果甲方不指定改性沥青供应商，则应配备改性沥青设备，其生产能力见表５。
表５ 改性沥青设备选择
拌和站生产能力（t／h）
沥青灌储量（t）
改性沥青设备能力（t／h）
160
400～500
6～8
240
500～800
8～12
320
800～1000
12～15
３）试验设备
试验设备主要包括以下三大类：
沥青试验仪器（针入度仪、软化点仪、延度仪等）；原
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