QC成果-提高公路路面瀝青混凝土強(qiáng)度、降低瀝青消耗

1、2013 年度華北油田QC、組活動(dòng)成果【QC成果】提高公路路面瀝青混凝土強(qiáng)度、降低瀝青消耗小組名稱：發(fā) 表 人：單位名稱：2013年 6 月 30 日目錄一、小組概況 2二、課題選擇及目標(biāo)設(shè)定4三、現(xiàn)狀調(diào)查 5四、原因分析 11五、主要結(jié)論和目標(biāo)12六、鞏固措施和下一步計(jì)劃 1517、小組概況小組自2010年成立，人員主要是工程技術(shù)服務(wù)處試驗(yàn)檢測站和工程一處的員工。工作涵蓋了我公司的產(chǎn)品質(zhì)量的檢測和試驗(yàn)。小組自成立以來，在“優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、降低瀝青消耗、提高瀝青混凝土 強(qiáng)度”這個(gè)課題方面進(jìn)行了活動(dòng)和研究。為了提高工程質(zhì)量、提升經(jīng) 濟(jì)效益，我們小組成員通力合作，集思廣益，取得了可喜的成績。201

2、2 年10月我們的彩色瀝青混凝土路面技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目，榮獲中國石 油華北油田公司“精細(xì)與創(chuàng)新-第七屆青年科技成果報(bào)告會(huì)”三等 獎(jiǎng)。表1:小組簡介小組名稱：成立時(shí)間：2010年3月注冊編號(hào)：10- 01本次活動(dòng)時(shí)間：2013.3.12013.11.30組長：活動(dòng)次數(shù)：10次顧問：小組類型：現(xiàn)場型Q微育時(shí)間：60小時(shí)/人制表人：萬梅表2:小組成員狀況簡介職 務(wù)職務(wù)姓名學(xué)歷性別年齡現(xiàn)在崗位1組長試驗(yàn)檢測中心主任2組員工程技術(shù)服務(wù)處主任3組員工程師4組員工程師5組員助理工程師6組員助理工程師7組員助理工程師8組員助理工程師9組員工程一處主任10組員技術(shù)員11組員助理工程師制表人:二、課題選擇及目標(biāo)設(shè)定1、

3、 瀝青含量與路用性能：瀝青含量的大小， 是控制瀝青混凝土的重要指標(biāo)， 如果瀝青含油量大， 瀝青路面容易產(chǎn)生車轍、 擁包、 搓板、 泛油等現(xiàn)象。 例如 :2002年我們修的北站路紅綠燈停車交叉路口， 就是因?yàn)闉r青混合料的瀝青用量偏高或細(xì)料偏多，造成路面的車轍、擁包等現(xiàn)象。如果瀝青含量小，瀝青路面容易出現(xiàn)松散、坑槽等現(xiàn)象。例如： 2006 年采油三廠光明路也出現(xiàn)了松散、坑槽。確定瀝青混合料的瀝青含量從本質(zhì)上講是設(shè)計(jì)一個(gè)合理的瀝青膜厚度。通常認(rèn)為，混合料中有效瀝青的膜太薄固然不行，但太厚了將使游離的自由瀝青太多， 成為集料產(chǎn)生相對位移的潤滑劑。 瀝青混合料中瀝青的用量， 對瀝青混合料的路用性能影響非

4、常大， 當(dāng)瀝青用量很少時(shí)， 瀝青不足以形成結(jié)構(gòu)瀝青的薄膜來黏結(jié)礦料顆粒， 隨著瀝青用量的增加， 結(jié)構(gòu)瀝青逐漸形成， 使瀝青與礦料之間的黏附力隨著瀝青用量的增加而增加； 當(dāng)瀝青用量足以形成薄膜并充分黏附在礦粉顆粒表面時(shí)， 瀝青膠漿具有最高的黏附力， 隨后， 如果瀝青用量過多，逐漸將礦粉顆粒推開，在顆粒間形成未與礦粉交互作用的“自由瀝青” ，則瀝青膠漿的黏結(jié)力隨著自由瀝青的增加而降低。當(dāng)瀝青用量增加到某一用量時(shí)， 瀝青混合料的黏結(jié)力主要取決于自由瀝青， 隨著瀝青用量的增加， 瀝青不僅起著黏結(jié)劑的作用， 而且起著潤滑劑的作用， 從而降低了粗集料的相互密排作用， 也就減少了瀝青混合料的內(nèi)摩擦角。因此，

5、 瀝青用量應(yīng)控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，最佳瀝青用量是配合比設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。2、對于半剛性路面而言，如果基層未發(fā)生破壞，那么車轍都是在瀝青混凝土面層上產(chǎn)生的。 而路面面層高溫穩(wěn)定性差的主要原因有如下幾個(gè)方面：瀝青混凝土含油量過高，瀝青對溫度的敏感性高，粗集料偏少或破碎面少導(dǎo)致嵌鎖力下降， 細(xì)集料中河砂用量過多， 瀝青混凝土壓實(shí)度滿足不了要求等等都會(huì)影響瀝青混凝土面層的質(zhì)量。瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)， 是路面施工的關(guān)鍵。 必須考慮諸多因素。今年的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。 我們改變了以往的配合比設(shè)計(jì)。 響應(yīng)華北油田科技創(chuàng)新，堅(jiān)持低碳發(fā)展，踐行精細(xì)化管理，走出了一條有華北油田特色的科學(xué)發(fā)展之路。 首先工

6、程技術(shù)服務(wù)處， 在總結(jié)歷年施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 從瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)下手， 適當(dāng)調(diào)整瀝青混合料瀝青含量，按“經(jīng)濟(jì)、適用”原則作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，調(diào)高了碎石骨料的用量，降低了細(xì)集料用量，不僅提高了瀝青混合料的強(qiáng)度，還節(jié)約了瀝青用量。三、現(xiàn)狀調(diào)查1、馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)：我國規(guī)范規(guī)定用馬歇爾試驗(yàn)方法確定瀝青用量。 根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)選擇適宜的瀝青用量，分別制作幾組級(jí)配的馬歇爾試件，測定VMA初選一組滿足或接近設(shè)計(jì)要求的級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配。瀝青混合料中瀝青用量表示方法有油石比和瀝青含量兩種。本試驗(yàn)依據(jù)為 JTGE20-2011瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法制作瀝青混合料試件，供實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行瀝青混合料

7、物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)使用。以下是2009年至2013年馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果：AC-13馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)20132011 年2012年201孫油石比5.0%5.0%r 4.8%4.6%穩(wěn)定度>8KN10.412.313.313.8流值2-4mm3.42.62.62.7AC-16馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果技木指標(biāo)20132011 年2012年201孫油石比4.8%4.6%P 4.4%4.2%穩(wěn)定度>8KN9.511.011.612.3流值2-4mm3.32.62.62.52、車轍是指在路面上車輛集中通過的位置沿道路縱向產(chǎn)生的帶狀凹梢。在一個(gè)行車道上它總是成雙出現(xiàn)，使路

8、表呈現(xiàn)凹陷，如狀。車轍是高速公路瀝青路面的一種主要病害，是導(dǎo)致路面破壞的主 要原因。隨著我國高等級(jí)公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，交通量、車輛荷載的 不斷增大和車輛行駛的渠道化，車轍病害有進(jìn)一步加劇的趨勢，為此, 必須給予充分的關(guān)注。在影響瀝青混合料高溫性能的所有因素中， 油石比是一個(gè)重要的 影響指標(biāo)。我們通過對兩種級(jí)配類型(AC-16G AC-13。進(jìn)行的大量 車轍試驗(yàn)，分析不同油石比對瀝青混合料高溫車轍的影響。(1)級(jí)配選用：研究表明夏季高溫車轍主要發(fā)生在上、中面層，所以我們一般采用兩種級(jí)配類型：AC-13C和AC-16C并在每種級(jí)配中采用三種級(jí)配曲 線走向進(jìn)行車轍試驗(yàn)。瀝青采用重交通 70號(hào)瀝青。其

9、級(jí)配曲線走向 圖見圖1、圖2。下限上限綴配1緘酣之T-級(jí)配3，/ / / /f圖1 AC-16C級(jí)配曲線圖WO 000lg 0 g80.000ro.oon40.00020.0000 000T-上取 “ 下限 一級(jí)配1T-級(jí)配2T-級(jí)配4圖2 AC-13C級(jí)配曲線圖(2)車轍試驗(yàn)結(jié)果：按上述采用的級(jí)配1、2、3分別成型不同油石比車轍板試件并采用自動(dòng)車轍儀，按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程(JTGE20-2011)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。表1 AC-16車轍試驗(yàn)結(jié)果AC-16油石比(衿變形1變形2動(dòng)穩(wěn)定度DS(次/mnj)級(jí)配13.51.7651.8934921.94.51.4111.

10、5175943.45.51.7721.9733134.3級(jí)配23.81.0331.09610000.04.81.0061.0749264.75.81.2641.3487500.0級(jí)配33.81.1861.2638181.84.51.3841.4945727.35.51.8632.2861400.0表2 AC-13車轍試驗(yàn)結(jié)果AC-13油石比（衿變形1變形2動(dòng)穩(wěn)定度DS（次/mn）級(jí)配13.81.4141.4947875.04.81.1631.2408181.85.81.6961.8394405.6級(jí)配23.90.9491.0139843.84.91.2211.2968400.05.91.549

11、1.6585779.8級(jí)配34.51.2461.3139403.05.51.6091.7195727.36.51.7621.9174064.5為了更直觀的發(fā)現(xiàn)動(dòng)穩(wěn)定 DS的變化規(guī)律，將其用圖表的形式表現(xiàn)出來，見圖3-圖8油石比（）圖3 AC-16級(jí)配1 DS7000 12000次旨度定穩(wěn)動(dòng)3.84.85.8油石比（）圖4 AC-16級(jí)配2 DS次旨度定穩(wěn)動(dòng)油石比（）圖5 AC-16級(jí)配3 DSooooooo o o O ,Q'Q'0'11QOOQQQO o O 9 8 7 6 5 4 3 21 )m8次旨度定穩(wěn)動(dòng)9000油石比（）圖6 AC-13級(jí)配1 DSoooooo

12、 o o O ,Q'Q'010oooooo o O 8 7 6 5 4 3 21 )m8次后度定穩(wěn)動(dòng)油石比（）圖7 AC-13級(jí)配2 DS油石比（）圖8 AC-13級(jí)配3 DS從表1、表2和圖3-圖8可以看出，瀝青用量對混合料的抗車轍 能力有極為明顯的影響。隨著瀝青用量的不斷增大瀝青混合料抵抗車 轍變形能力逐漸降低。只有級(jí)配1出現(xiàn)一次增大的情況。可能與瀝青含量過低及級(jí)配有關(guān)。因此，適當(dāng)減少瀝青用量，加大壓實(shí)功，使混合料充分嵌擠，不留下大的空隙率是提高瀝青路面高穩(wěn)定性能的重要 措施。通過馬歇爾試驗(yàn)確定出各級(jí)配曲線的最佳瀝青用量，AC-16級(jí)配1、2、3的最佳油石比分別為4.3%、

13、4.7%、4.9%; AC-13級(jí)配1、2、 3的最佳油石比分別為4.7%、5.1%、5.6%。然后在最佳油石比下進(jìn)行 了車轍試驗(yàn)，其結(jié)果如表3所示。表3最佳油石比下車轍試驗(yàn)結(jié)果級(jí)配類型最佳油石出，變形1變舷DS（碗m）AC-16級(jí)配4.31.3881.4846562.5級(jí)股4.71.1281.1949545.5級(jí)船4.91.9112.1322850.7AC-13級(jí)配4.71.0531.1229130.4級(jí)股5.11.011.0597411.8級(jí)船5.61.2311.3565049.0四、原因分析從表3及圖3-8中可以看出，隨著瀝青用量的不斷增大，車轍動(dòng)穩(wěn)定度不斷降低，混合料抵抗車轍變形的能力

14、明顯減少，這表明，在 瀝青混合料組成中，瀝青用量對混合料的抗車轍能力有極為顯著的影 響。其主要原因是由瀝青性質(zhì)決定的，瀝青用量較少時(shí)，瀝青混合料具有較高的勁度， 隨著瀝青用量的增加， 自由瀝青相對比例逐漸增大，瀝青混合料勁度隨之降低。從試驗(yàn)結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)， 單從高溫車轍方面考慮， 在最佳瀝青用量下混合料抵抗車轍變形的能力并不是最好的， 這是因?yàn)樽罴褳r青用量的確定是綜合各方面的因素設(shè)計(jì)出來的，高溫性能僅僅是其中一個(gè)方面，此外，在實(shí)際的路面施工中，還要考慮路面的水穩(wěn)性能、疲勞破壞性能以及耐老化性能等多方面的指標(biāo)。其次，瀝青路面的破壞并不是完全由于高溫性能不足引起的， 因此，不能單一地只考慮某一方面

15、的因素來確定最佳瀝青瀝青用量，而是要使混合料的綜合性能達(dá)到最佳。因此適當(dāng)減少瀝青用量，加大壓實(shí)功，使混合料充分嵌擠，不留下大的空隙率是提高瀝青路面高穩(wěn)定性的重要措施， 尤其是對超載車和重載車特別多的路段，更是如此。五、主要結(jié)論和目標(biāo)1、對同一種級(jí)配曲線而言，隨著瀝青用量的不斷增大，動(dòng)穩(wěn)定度總體的變化趨勢是減少的， 抵抗車轍變形的能力也隨之減弱。 但并不是說，瀝青用量越小，其抵抗車轍的變形能力也就越好。2、由于油石比對瀝青混合料抗車轍性能有明顯的影響，在夏季炎熱的高溫地區(qū)，在配合比設(shè)計(jì)得出的最佳瀝青用量OAC勺基礎(chǔ)上，以減少0.3%之后的瀝青用量作為設(shè)計(jì)瀝青用量往往是適宜的。3、最佳瀝青用量是使

16、混合料各方面性能達(dá)到最優(yōu)的瀝青用量，并不是抵抗高溫車轍變形能力最佳的瀝青用量， 因此，單從高溫方面 來考慮，最佳瀝青用量并不是最理想的瀝青用量， 而是要低于這個(gè)用 量。4、施工時(shí)嚴(yán)格控制瀝青用量對控制瀝青混凝土的質(zhì)量有極為重 要的意義，我們要用科學(xué)的手段和精密的儀器，為公司拌和站的生產(chǎn) 提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。5、在2009以后幾年里，我們加強(qiáng)精細(xì)管理、促進(jìn)管理提升，持 續(xù)強(qiáng)化技術(shù)改進(jìn)，不斷調(diào)整級(jí)配和瀝青用量，使瀝青混合料的綜合性 能達(dá)到最佳。按瀝青占混合料節(jié)約0.2個(gè)百分點(diǎn)計(jì)算，每年生產(chǎn)1萬 噸瀝青混凝土節(jié)約瀝青成本 20萬元，2013年路橋公司生產(chǎn)了 4萬噸 的瀝青混凝土，節(jié)約瀝青成本 80萬

17、元。通過這些年調(diào)整配合比和瀝 青用量，既保證質(zhì)量，又節(jié)約了能源，降低了成本，實(shí)現(xiàn)了管理創(chuàng)新 和節(jié)能降耗。5.55.35.14.94.74.54.34.13.93.7年度瀝青混凝 土最佳油石比趨勢圖中粒式（AC-16C 細(xì)粒式（AC-13C3.5礦質(zhì)混合料組合報(bào)告初段式r AC IM售號(hào) 1 UBYTIR-JI.SY-07邢 孔 尺 寸材料S7.631.626.5193613.29.64. 752. 36LIE0.6030. 150.076a過t%)卓材料 黑比碎石1”甌260.5-1 41K.080.637.10. 3& 3 0.0石焉0-0,1W.0100.098.930. 3NO1

18、.7L5L31.2B石渣KW 0100 Q笑專9T.477.0審用39.927 4SL313.3V1W.01W &91 18?. 162.43S. 110 T4.S露守日百UJ斜忖碎石12科定馥1;山 的飄無碎石。4+0.032.214. a0.20.1EflOOt1蕤1S.0電©14. &5 46 30.3石帝降3109S.034.，34. 137.0-20.0J4.69 £ T J n4.7岫QrQ皿9, B3.3員26.23.6L L0.4電a育理教配LM, i)睡H74.3U435.6靖417.61ft. T7. »4.9也范要衣云配主邑1

19、00.090-IW6«/58-6824.50h-3310-287-20%：工4同試驗(yàn)計(jì)算里根口期201J.0112礦質(zhì)混合料組合報(bào)告中性治式-乜，號(hào)HffYtlfl JL-51-aT推 扎尺 寸村(43773LE26.4191613.21 千立1 d©2.3«L 1$0.6*3a. U0.075通過(H)磷石1"J鼻石1YIODl 口59.2X90.2QL 0坡配WCSU-M100. 0100.0B0.637. 10501 30.0百世100,0 1100.0100.0mo97.477.067,039.9S7,il2L313,3砂100. 01C0.M1

20、M. 0100.0班1酸.1膽船.110. 7上22.93種了55B1-3M工工者科中,互1310*10.05,9口與0 4碎后034 44G*4i.0“口超31G T0.20.1石演3八35. D35.035.035aJ4.127.023Q.O34.09.67.54. 7砂1據(jù)坪。10.010 010 0務(wù)3氏26 23.6L10.40 3白電沒配10a 0彌9觸2蛆1西專S6.S感217.«1». ?7.94.9茨范賽素鬟配更圍10090-100T6-92:7 J- -120-48LS-MB-267-1&5-L44-«計(jì)強(qiáng)夏陵日期201301122013年瀝青混凝土級(jí)配及最佳瀝青用量編號(hào)：LQHNTJP-2013-01規(guī)格級(jí)配典型1-3#1-2#0.5-1.4#0.5-1.0#0.2-0.8#石渣砂最佳油石比細(xì)粒式（AC-10C）/402030105.2