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改性沥青的特点以及改性沥青施工流程


改性沥青的特点以及改性沥青施工流程

 

来源:网络 公路交通建设是经济增长中不可或缺的基础设施。自第一条高速公路建成通车后,截至2018年底,我国高速公路通车里程已经超过14.26万km,稳居世界第一。随着高速公路建设规模的持续扩大,大量新技术、新材料、新工艺不断涌现,SBS改性沥青作为一种新材料,可改善沥青路面使用性能。为此,本文在充分掌握SBS改性沥青特点的基础上,结合具体工程案例,分析了施工技术要点等内容。

 

SBS改性沥青作为沥青混合料的结合料,已成为高速公路工程沥青路面应用的发展趋势。它可以有效改善沥青路面的使用性能,增强路面弹性、韧性及抗车辙能力,降低路面变形程度。为此,在高速公路工程建设中做好SBS改性沥青施工技术研究具有重要的意义与价值。

 

 

SBS改性沥青的特点

改性沥青,是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂(改性剂)制成的沥青结合料,从而使沥青或沥青混合料的性能得以改善。SBS改性剂是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,也是一种多相结构的热塑性弹性体,兼具橡胶和树脂类两类改性沥青的结构与性质,具有良好的弹性(变形自恢复性及裂缝自愈性)。将其用于沥青混凝土内,可进一步提高沥青混合料的抗永久性变形能力、抗低温开裂能力、疲劳开裂能力和抗水损害能力。

 

当SBS改性剂掺加到基质沥青之后,通过剪切、搅拌、发育等工艺,SBS均匀地分散在沥青中,SBS端基(聚苯乙烯)转化并流动,中基(聚丁二烯)吸收沥青的软沥青质组分,形成海绵状材料,体积增大许多倍,并迅速溶胀。当冷却后,端基再度硬化且物理交联,使中基嵌段进入具有弹性的三维网状中,这种通常加工温度下呈塑性流动状态,而在常温下不需要硫化即成橡胶的特点,充分说明SBS改性沥青具有很好的路用性能。改性剂的掺量根据基质沥青组分、改性剂各类、外掺剂等种类通过试验确定,一般控制在5%以内。

 

改性沥青的生产加工控制

改性沥青生产加工地应选择与工地运输方便、距离近的地方。决定改性沥青的改性效果和青制作工艺质量的关键因素是改性剂与基质沥青的相容性。针对不同组分的基质沥青,一般通过增加外加剂来改善改性剂与沥青组分的相容性,提高改性沥青的质量。在生产加工过程中,基质沥青温度、改性剂颗粒大小、分散程度、发育时间等都直接影响改性沥青的质量。生产改性沥青宜配备快速换热装置,进行基质沥青升温,基质沥青的生产温度控制在170~175℃;

 

为保证计量的准确性,各种材料添加装置应具有自动计量功能;为保证混合均匀性,预混罐和发育罐应配置搅拌装置;改性剂通过胶体磨高速剪切研磨,剪切研磨后,SBS细度为1~10μm,均匀度(大于10μm)的颗粒不大于5%;发育温度控制在182~187℃,混合发育时间根据试验结果确定,一般为2~6h。外加剂掺加量通过试验确定后,橡胶油可先择在研麿前和发育过程中添加,稳定剂在发育结束后1~1.5h缓慢均匀加入,不可以一次性加工,避免造成改性剂成团,同时要避免搅拌不均匀。

 

 

同时建议上线天玑科技-改性沥青质量监测系统,系统在改性沥青设备安装工业级数据采集终端,配合相应软件系统,实时采集每一批次生产料的真实数据;通过网络将数据发送到数据中心平台。改性沥青生产监测系统从源头上控制改性沥青质量,严格监测改性沥青的生产过程,实现生产过程中的数据监测,并进行实时分析纠偏:分析SBS添加量、发育时间、发育温度等并与设计工艺比对,当生产质量未达到规范要求时,系统自动发送手机短信至相关负责人,及时预警。系统具有以下优势:

 

数据报送功能:采集拌合楼指标数据,向平台上传
数据校验功能:拌合楼和平台数据比对,防止漏传和重复报送
断网续传功能:断网恢复后将断网期间数据续传到平台
在线监控功能:监控拌合楼是否在线、断网、断网时间

 

配合比设计

配合比设计经过三个阶段,即目标配合比设计、生产配合比设计和验证配合比设计。由于工地实验室试验环境和仪器配置限制,目标配合比设计和生产配合比验证两个阶段外委至具有甲级试验资质的单位进行设计及验证。配合比所使用的原材料应和后续施工生产的厂家和材质保持一致,在配合比设计前,应进行全套技术指标检测,集料的针片状含量、高温压碎值、黏附性、CaO含量和磨耗值等指标只有符合规范和设计要求,方可进行设计。在生产配合比设计中,按照目标配合比确定的拌和机供料比例、进料速度进行各热料仓取样,进行筛分,确定拌合楼各热料仓配合比。取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC、OAC±0.3%,进行旋转压实试验,并对高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和渗水性能等各项使用性能进行检验,使其符合设计及规范要求。

 

拌和

沥青混合料拌和时间以沥青均匀裹覆集料为准,逐盘向拌和机内按比例投入集料-沥青-矿粉,每盘混合料拌和生产周期为55s(其中干拌时间为5s),为了保证混合料拌和均匀一致,无花白料,无结团成块或粗细离析,项目设置了专职质检员对混合料的表观质量和出料温度进行检测。拌和过程中逐盘采集并打印各个传感器测量的材料用量、沥青混合料拌量、拌和温度等各项参数,以便及时发现异常情况,分析原因进行整改。为保证混合料的出厂温度,改性沥青的生产温度比普通沥青混合料提高10~20℃,出厂温度进行逐车检测。同时建议配备北京天玑科技自主研发的拌合站质量监测管理系统。

 

运输

每次运料前需要将车厢清理干净,防止沥青粘接车厢,在车厢板上涂一薄层隔离剂。为了避免拌合楼向运输车放料造成离析,采用五步装料法装料。由于本地区气候温差较大,运距较远,为了防止温度散失,防雨、防污染,运输车覆盖了棉被和雨篷,卸料过程中不揭开篷布。同时为了更好的管理车辆建议给车辆安装天玑科技沥青运输管理系统:通过在拌合站、运输车辆、摊铺机安装身份识别设备,记录每一盘料从拌合站,到运输车辆、到摊铺全过程的数据,做到生产和运输信息化,对施工质量溯源提供了数据依据。当运输过程中出现行驶边界范围外或长间停车时,系统实时预警,相关人员可查询轨迹,实时纠正。

 

 

系统优势:


实时监测
本功能通过直观的视觉展示,能让管理者及使用者在第一时间就能大致了解的各种信息及部署情况,缩短了反应时间,加强工作效率,各项子功能具体为:

 

车辆信息列表
车辆信息列表,显示实时车辆在线总数、运输/装料/卸料信息等,用于快速掌握车辆相关数据信息。
车辆实时监测分布
车辆实时监测分布图,结合gis地图,显示各车辆所在位置信息等。
车辆详细信息及配置
车辆详细信息及配置窗口,主要显示当前车辆相关信息,包括、姓名、部门、连接终端状态及地理定位等。


 
实时轨迹
本功能通过列表展示,能在第一时间及时监测到人员数据,并通过轨迹播放等功能了解具体状态,各项子功能具体为:

 

车辆统计信息
呈现车辆统计信息,详细描述了总车辆、终端在线车辆、离线车辆、报警车辆信息等。
车辆实时轨迹
车辆实时轨迹列表,详细列出了目前本系统中所存在的各车辆信息,可通过条件选择,提供车辆的状态、时间及实时轨迹回放等功能。

 

摊铺

摊铺前应提前1h对摊铺机熨平板进行预热,熨平板的温度不低于100℃,尤其注意保证冷接缝处熨平板的预热温度,以减少拖痕和拉槽。摊铺时,摊铺机前面至少有5车混合料等待,卸料过程中边前进,边收斗,减少摊铺机收料斗的收斗频率,不得中途停机待料,以提高平整度,减少混合料的离析;布料槽中的高度始终保持在螺旋送料器2/3高度以上,并做到布料均匀。摊铺过程中不得随意变更速度或停顿,摊铺速度根据生产能力、摊铺宽度、摊铺厚度确定,并控制在2.5~3.0m/min;摊铺过程中应有专人紧跟摊铺机检查混合料摊铺面是否有集料离析,及时进行撒料和换填。

 

考虑到ATB-25厚度较大,为提高初始压实度,保证平整度,夯锤振实系数根据摊铺速度进行及时调整,初始压实度控制在80%以上。为保障粗集料与细集料均匀分布,不出现粗细集料离析,在摊铺机熨平板两侧加设橡胶挡板或,距离基层顶面小于10cm,不让粗集料滚落在下细集料上。沥青混合料的摊铺温度下面层和上面层均不得低于165℃。摊铺现场设专人量测混合料的摊铺温度,并做好记录,对于不符合温度要求的沥青混合料及时清除。同时建议配备北京天玑科技-智能摊铺系统。IPM-200A沥青摊铺信息化系统是在摊铺机上安装的专业沥青路面摊铺管控系统,该系统是专门针对沥青砼路面摊铺开发的质量管控系统,系统配备北斗高精度定位定向接收机,阵列式温度传感器,厚度传感器等实时监测摊铺桩号位置,摊铺速度,摊铺面积,沥青温度,摊铺厚度等施工关键指标,并将相关数据上传到管理平台,进行实时分析,处理,对不符合施工规范的异常数据时产生预警信息,生成质量成果报告。

 

 

系统优势:
对摊铺速度,轨迹,温度,桩号位置,虚摊厚度,温度离析情况进行实时采集分析,整理,实时监控并进行历史回放,对工作里程和混合料用量进行统计。系统集成度高,主要采集单元如高精度北斗,温度采集单元,厚度采集单元,显示单元高度集成在一台工业级一体机中,不影响机手操作。

 

全部设备配件安装过程中采用无焊接安装方式,安装拆卸简单,不损坏车辆,方便车辆调动的情况下重新安装。系统采用高精度北斗定位模块,与现场里程桩号准确对应,方便定位检查。驾驶室内安装一体机的显示功能实现与机手的实时交互,让机手对当前作业情况一目了然,在记录的同时指导机手按规范进行施工。

 

摊铺系统采用阵列式温度传感器,在整体摊铺宽度上分别采集温度值,可对温度离析进行分析,指导压实作业。整合厚度量测传感器,对摊铺厚度进行采集,统计混合料用量,监督摊铺厚度。一键远程设置,调试,减少在机车上对司机的干扰,选配外接摄像头,LED显示屏,实现机手间,前端与后台间的交互。终端软件设计简洁,方式机手使用,培训时间短,上手快,易于接受。

 

碾压压实

待完成沥青混合料摊铺施工之后,便可进入碾压施工阶段。为避免胶轮压路机的轮胎与材料粘黏,本工程通过创新采用自动喷淋装置。碾压工艺可采用双钢轮振动压路机+胶轮压路机的方式进行压实作业,具体如下:初压采用2台双钢轮振动压路机紧跟摊铺机碾压2遍,1静1振,碾压速度为2~3km/h,轮迹重叠1/3;复压采用2台胶轮压路机揉搓碾压4~6遍,碾压速度为3~5km/h,轮迹重叠1/3~1/2,冷态时的轮胎充气压力不小于0.55MPa,轮胎发热后不小于0.6MPa,各个轮胎的气压应大体相同;终压采用1台双钢轮压路机静压收面1~2遍,碾压速度为3~5km/h,轮迹重叠1/3,使表面平整无轮迹。边部碾压采用1台小型双钢轮压路机碾压4遍,2遍弱振2遍强振,碾压速度为3.0~5.0km/h。同时再配备天玑科技智能压实系统,使压实工程质量更好的管控起来。

 

 

IC-200路面压实信息化系统是专门针对沥青路面压实开发的质量管控系统,系统安装在路面压路机上,配备高精度定位定向接收机,高精度温度传感器,振动传感器等,实时记录压实桩号位置,压实速度,压实遍数,压实温度,振动情况等指标,并将相关数据上传到管理平台。平台实时监控现场压实数据信息,当数据异常产生预警信息,消息通知相关人员,通过分析整理生成压实质量成果报告。 IC-200路面压实信息化系统根据安装在不同的压实机上配置不同的传感器模块可分为A,B,C,D四个型号,适应水稳和沥青多种压路机作业需要。

 

系统优势:

对压实速度,轨迹,里程,压实度,温度等数据进行实时采集,分析,整理,并支持历史回放,压实薄弱点分析,提取。系统集成度高,主要采集单元如高精度北斗,温度采集单元,厚度采集单元,显示单元高度集成在一台工业级一体机中,未集成的压实度采集模块尺寸小巧驾驶室中设施简洁,不影响机手操作。

 

全部设备配件安装过程中采用无焊接安装方式,安装拆卸简单,不损坏车辆,方便车辆调动的情况下重新安装。系统采用高精度北斗定位模块,与现场里程桩号准确对应,方便定位检查。驾驶室内安装一体机的显示功能实现与机手的实时交互,让机手对当前作业情况一目了然,在记录的同时指导机手按规范进行施工。

 

压实系统采用定位定向的双天线设计,实时记录压路机的行前方向,避免机车起步阶段记录数据不完整问题。一键远程设置,调试,减少在机车上对司机的干扰,选配外接摄像头,LED显示屏,实现机手间,前端与后台间的交互。终端软件设计简洁,方式机手使用,培训时间短,上手快,易于接受。

 

质量检验

施工过程中自觉进行自检、互检、交接检,并定期不定期地组织质量检查,通过采用先进的检测试验手段以及智能信息化管理系统,配合工地质检工程师和监理工程师进行全面的施工质量控制。所有工序的施工质量合格率控制在95%以上。在沥青混合料施工中,施工人员要选择合适的SBS改性沥青生产加工工艺,合理进行配合比设计,严格控制拌和、运输、摊铺和碾压等工艺流程。实践表明,SBS改性沥青可以广泛应用在高速公路工程中,能够保证施工质量和路用性能。

 

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北京天玑科技有限公司(以下简称天玑科技)是一家致力于北斗智慧工程应用的国家高新技术企业。

 

 

 

天玑科技转化中国水科院的科技创新成果,结合自身强大的研发实力,整合行业资源优势,汇聚资深创业团队,深耕行业应用需求,深入了解中国特色,为用户提供一整套智慧工程建设全流程解决方案。

 

天玑科技成立以来高速发展,创新性的将北斗技术应用到公路、铁路,水利、机场工程建设领域,以工程质量过程管控为核心,将隐蔽工程透明化,为业主和施工总包单位解决质量,安全、效率、管理等核心问题。已形成TJMC摊铺系统智能压实系统桩基信息化系统,TJ-Cloud变形边坡监测等系统产品,从终端到平台,硬件到软件,产品销售到全程技术服务为广大业主和施工总包方提供完善的北斗智慧工程方案。特别是基于北斗的道路工程质量信息化系统成熟应用于日照交发,武汉交投,中建四局,南宁绕城高速等项目中,京雄城际,江巷水库大坝,大兴机场沉降监测等项目中也已全线选用,积累了丰富的成功案例,得到业界高度肯定和赞许。

 

 

天玑科技已通过ISO9001质量体系,3A信用企业,国家、中关村双高新技术企业等认证,取得软件著作权10项,发明专利3项,是拓普康数字化施工产品核心代理商,已成为智慧工程领域的领军企业。

 

天玑星,是北斗七星的第三颗, 尊为禄存星。天玑,主理天上人间的财富,喻为财富之星,不断为用户创造价值,为业主提升管理,为业者提供保障,为行业积累财富。

 

天玑科技:北斗智慧工程系统方案专家 诚信,创新,专注,感恩

 

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