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）；原材料试验仪器（压力试验机、磨耗试验机等）；沥青混合料检测试验仪器（马歇尔试验测试仪、沥青含量测试仪等）。

沥青路面施工现场试验设备配置详见表６

表６　　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

吊蓝

个

１

８

针入度仪

包括水槽、测针3根

套

１

9

沥青延度仪

0～150㎝包括八字模9副

套

１

10

沥青软化点仪

包括架、球、套环等

套

１

11

沥青标准粘度仪

套

１

12

可调温电炉

（软化点用）

个

１

13

沥青闪点试验仪

套

１

14

沥青比重瓶

只

１０

15

精密天平

称量200g感量0.001g

架

１

16

沥青抽提仪

离心式

台

１

17

标准筛

套

２

18

洛衫机磨耗机

台

１

19

针片状规准仪

个

２

20

压碎值试模

套

１

21

大小搪瓷盘

个

４０

22

烘干箱

容重200L温控0～200℃

个

１

23

烘干箱

容重500L温控0～150℃

个

１

24

电子称

称量2000g感量0.1g

个

１

25

电子称

称量3000g感量1.0g

个

１

26

台秤

称量10g感量5g

台

１

27

托盘天平

称量1g感量1g

台

１

28

公升筒

20L，10L，5L，1L

套

１

29

温度计

0～360　0～200　0～100　0～50

只

８０

30

秒表

块

２

31

熬奶锅

带柄

个

１０

32

酒精灯

个

２

33

刮刀

带柄

把

３

34

干燥器

250㎜

个

２

35

量筒

1000m1500m1100m1

只

１０

36

广口量筒

100m1

只

３

37

烧杯

800m1600m1500m1

只

９

38

吸管

50m1

只

２

39

玻璃棒

只

２０

40

甘油

200c.d

瓶

１

41

钻孔取芯机

台

１

42

小型发电机

与钻孔机配套

台

１

43

核子密度仪

台

１

44

三米直尺

把

３

45

平整度测试仪

连续式

台

１

46

摆式磨阻仪

台

１

47

砂补仪

套

１

48

弯沉仪

副

２

7劳动力组织

单机作业每个作业班应配备如下人员：

生产负责人1名，机械工程师1名，电器工程师1名，控制室操作手2名，沥青加热工2名，质检工程师1名，试验人员2人，装载机司机3人，辅助工人8～12人。

8质量标准及质量控制要点

8.1原材料质量控制

8.1.1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）道路石油沥青适用于各类沥青路面的面层，高速公路、一级公路和城市快速路、主干路铺筑沥青路面时，石油沥青材料的质量要求应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40--2004表4.2.1-2的规定。

４）沥青面层所采用的沥青标号，宜根据气候分区，沥青路面类型和沥青种类等按表７选用。

表７　　沥青标号的选择

气候分区

沥青种类

沥青碎石

沥青混凝土

寒区

道路石油沥青

90、110、130

90、110、130

温区

道路石油沥青

90、110

70、90

热区

道路石油沥青

50、70、90

50、70

５）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180％。

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。

同一工程使用不同沥青时，应明确记录各种沥青所使用的路段及部位。

６）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。

8.1.2改性沥青

1）高速公路、一级公路或某些特殊重要工程的沥青面层当采用改性沥青时，其基质沥青应采用符合现行规范“重交通道路石油沥青技术要求”规定的石油沥青。

2）改性剂的选择应遵循如下原则：

（１）根据拟改善的路面性能，可对改性剂作如下初步选择：

①为提高抗永久变形能力，宜使用热塑性橡胶类或热塑性树脂类等改性剂。

②为提高抗低温开裂能力，宜使用热塑性橡胶类或橡胶类改性剂。

③为提高抗疲劳开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡胶类或热塑性树脂类等改性剂。

（２）应考虑改性剂处理与储存条件、生产与施工方法的难易程度，对基质沥青与集料的要求等。

（３）应考虑改性剂与基质沥青相容性，在热储或使用温度下的离析程度应符合规范规定。

（４）应考虑改性剂及辅助材料、专用设备的价格，改性沥青混合料生产及路面施工成本。

3）改性剂生产者或供应商应提供产品的名称、代号、标号与质量检验单，以及运输、储存、使用方法和涉及健康、环保、安全等有关资料。

４）根据需要，在改性沥青中还可加人稳定剂类、分散剂类等辅助外加剂。

５）制备改性沥青可采用一种改性剂，也可以同时采用几种不同的改性剂进行复合改性。

６）当确定采用改性沥青铺筑路面时，首先应根据工程所在地的气候、交通及其他特殊使用要求选定设计的改性沥青技术要求，然后选择适宜的基质沥青、改性剂类型，根据已有经验初步确定改性剂剂量，并制备改性沥青进行试验。

再根据试验结果确定改性沥青的相应等级，如该相应等级的撵术指标符合设计要求，则接受选定的基质沥青、改性剂及其剂量。

当该技术指标不满足设计要求时，应重新选择基质沥青、改性剂类型或调整改性剂剂量，直到符合设计要求为止。

７）制备改性沥青时，应采用适宜的生产条件和方法进行，通过试验确定合理的改性剂剂量和适宜的加工温度，制订详细的生产工艺和操作规程。

改性剂在基质沥青中应到一定的细度。

８）现场制造的改性沥青宜随配随用；短保持适宜的温度，并进行不间断的搅拌或泵送循环，以保证改沥青具有足够的稳定性和使用质量。

9）聚合物改性沥青的技术要求应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40--2004表4.6.2的规定。

各项指标的试验应按现行《公路工程沥青混合料试验规程》规定的方法执行。

10）当采用复合改性沥青时，应根据所用改性剂的类型、比例、剂量等，参考《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40--2004表4.6.2确定各项技术指标。

11）本工艺未做规定的其他改性剂或改性沥青，可参照国内、外使用经验并经试验研究确定相应的技术要求。

12）现场制备改性沥青可以采用搅拌法、混融法。

（1）搅拌法

①本法适用于各种可通过搅拌工艺直接与沥青均匀混合的改性剂。

②搅拌法是将改性剂直接掺入热沥青中，通过机械强力搅拌，使改性剂颗粒与沥青在高温下混合制备成具有所需改性剂含量的改性沥青。

③采用搅拌法生产改性沥青时的拌和时间、温度、搅拌速度等应通过试验研究确定。

（2）混融法

①混融法宜采用高速剪切设备或胶体磨。

②用混融法生产改性沥青的混融时间、温度、遍数等参数应根据不同基质沥青、改性剂及设备能力来设定，生产前应制订详细的生产工艺、操作步骤及产品质量控制与检验方法。

③改性沥青宜在施工现场随产随用；短时间储存时，应转入储存灌并进行不间断的搅拌或泵送循环，在储存期间改性沥青不得降低使用效果。

13）成品改性沥青应附产品说明书，注明产品名称、代号、标号、运输与存放条件、使用方法、生产工艺、安全须知等。

14）外购的成品改性沥青，在使用前应取样融化检验是否有离析现象，确认无明显的分离、凝聚等现象，且各项性能指标均符合本规范要求时，方可使用。

15）改性剂应按产品所规定的条件贮存在室内，保持干燥，注意通风和防火，并按进库顺序使用，不能超过保质期。

16）现场加工改性沥青成品的贮存应符合规定的要求，贮存时间不得超过保质期。

经检验，确认已经发生离析的改性沥青不得使用。

8.1.3乳化石油沥青

1）乳化石油沥青的质量要求，应符合有关规范的规定。

2）乳化沥青适用于沥青路面的透层粘层与封层。

3）乳化沥青可利用胶体磨或匀油机等乳化机械在沥青拌和厂现场制备，乳化剂用量（按有效含量计）宜为沥青质量的0．3％～0．8％。

制备现场乳化沥青的温度，应通过试验确定，乳化剂水溶液的温度宜为40℃～70℃，石油沥青宜加热至120℃～160℃。

乳化沥青制造后应及时使用。

经较长时间存放的乳化沥青在使用前应抽样检验，离析冻结破乳质量不符合技术要求的，不准使用。

8.1.4粗集料

1）用于沥青面层的粗集料，应由具有生产许可证的采石场生产。

2）粗集料的粒径规格应按照规定选用，当生产的粗集料与其他材料配合后的级配，符合各类沥青面层的矿料使用要求时，可以使用。

3）粗集料应洁净、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。

4）粗集料应具有良好的颗粒形状。

5）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。

8.1.5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。

3）热拌沥青混合料的细集料，宜采用优质的天然砂或机制砂。

4）细集料应与沥青有良好的粘结能力。

8.1.6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》JTGF40--2004表4.10.1的要求。

当采用水泥、石灰（消石灰或生石灰粉）做填料时，其用量不宜超过矿料量的2％。

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。

8.2热拌沥青混合料

1）热拌沥青混合料应满足耐久性、抗车辙、抗裂、抗水损害能力、抗滑性能的多方面要求，应根据施工机械工程造价等实际情况，选择沥青混合料的种类。

2）混合料集料的最大粒径应与压实层厚度相匹配，其压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5～3倍。

3）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８的规定选择。

表８沥青混合料的生产温度（℃）

种类及标号

道路石油沥青

聚合物改性沥青

50号

70号

90号

110号

SBS类

SBR胶乳类

EVA、PE类

沥青加热温度

16～170

155～165

150～160

145～155

175

矿料加热温度

比沥青温度高10～30

19～220

200～210

185～195

混合料出料温度

15～170

145～165

140～160

135～155

17～185

160～180

165～180

储料仓储存温度

贮料过程中温度不超过10

废弃温度,不同于

150

145

140

135