SEAM粒料路用情况报告.docx
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SEAM粒料路用情况报告
关于赴美考察SEAM粒料路用情况的报告
黑龙江省交通运输厅
一.考察的目的
图1SEAM粒料图
美国洛克帮德公司生产的SEAM粒料,是一种主要成分为硫的颗粒料(如图1),它可以掺入沥青混合料中替代一部分沥青,同时改善沥青混合料的路用力学性质,具体表现在:
一是提高沥青混合料的强度;二是改善沥青与矿料之间的粘结力。
此外,这种材料价格低廉,经济上有一定的优越性。
因此,在我省公路建设方面有较大的市场潜力。
2002年,经专家论证,交通厅批准,在鸡牡公路建设工程中设立了"寒区SEAM粒料沥青混凝土使用性能的研究"科研课题。
省交通科研所课题组进行了大量的试验研究,包括:
沥青混合料的马歇尔稳定度试验、高温抗车辙试验、水稳定性试验及低温抗裂性能试验。
试验数据表明:
掺SEAM粒料的沥青混凝土具有很好的高温性能和抗水稳定性能,低温指标也能满足要求。
在这期间美方专家曾多次来哈进行指导、讲课和技术交流。
其后,课题组成员又参观了在北京修筑SEAM试验路的全过程,包括:
拌合运输、摊铺、碾压等各个施工环节,基本掌握了其施工要求和应注意的一些问题。
在上述研究工作基础上,课题组从美国运来20吨SEAM粒料,准备2003年在鸡牡公路上进行路试,修筑一段SEAM沥青混合料试验路。
黑龙江省交通厅对这项研究工作非常重视,决定由主管科技工作的副厅长戴彤宇同志带队,组织交通厅科技教育处、财务处、黑龙江省高速公路建设局、鸡牡公路建设指挥部、黑龙江省交通科学研究所的有关工程技术人员等共七人组成考察组,对美国洛克帮德公司生产的SEAM粒料的生产、施工、技术性能、成本、环保等各方面情况赴美进行考察。
通过考察和进一步的试验研究,对SEAM粒料在黑龙江省推广使用的可行性做出准确评价。
二.考察的时间
我们这次赴美考察的时间为:
2003年1月6日至2003年1月23日。
三.考察内容及情况
1.考察的基本情况
图2考察团与美方交流
1月9日,我们参观了位于华盛顿的美国联邦公路局,由接待我们的美方专家介绍了美国公路的建设、管理以及一些新技术的应用情况(见图2)。
并且通过其介绍,我们进一步了解到美国公路建设资金主要是从燃油税中提取的,建设资金相对比较宽余,每年大约有15亿美元用于沥青路面的建设。
在沥青路面建设中,他们把结构设计、材料设计和施工作为一个有机的整体考虑,这是我们在路面建设中应当借鉴和学习的。
这样考虑可以避免结构设计和材料设计以及和施工控制脱节,使设计更符合实际,施工更接近设计要求。
结构设计时,输入交通情况、环境因素和材料特性,输出路面的结构;在材料设计时,也力争使材料试验的指标与设计参数一致,主要采用美国SHRP计划的研究成果,重点考虑车辙网裂和裂缝。
座谈之后,我们参观了美国联邦公路局的沥青及沥青混合料的试验设备。
图3是美国SHAP计划采用的沥青粘度计的一种,主要是测定不同温度下的沥青粘度,用以反映沥青的路用性能指标。
图4是沥青混合料的车辙试验设备,用以在沥青混合材料设计时评价其抗高温车辙能力。
图3沥青粘度计
图4沥青混合料车辙试验设备
图5是MTS试验机,用来测定材料的静载或动载条件下的力学性能。
图6是经加速加载试验后沥青路面出现车辙的情况。
图6试验后车辙情况
图5MTS试验机
图7是沥青混合料的疲劳试验机,用以测定沥青混合料的抗疲劳性能。
图8是大型的沥青路面加速加载试验设备,用于测定路面结构在车辆荷载作用下的破坏情况。
图8大型沥青路面加速加载设备
图7沥青混合料的疲劳试验机
图9是落垂式弯沉仪,即FWD,用于测定路面结构的动弯沉及弯沉盆。
1月11日,我们到了拉斯维加斯参观SEAM粒料的施工现场。
首先参观了沥青拌合站。
图10是这个拌合站的连续式拌合机,产量是500吨/小时左右。
图10连续式拌合机
图9落垂式弯沉仪
图11是给拌合机输送SEAM粒料的传送带。
图12是这个拌合站控制室的控制台。
据拌合站负责人介绍,这种连续式拌合机在控制配比方面还是比较准确的。
图11拌合机SEAM粒料的传送带
图12拌合站拌合室的控制台
图13是这个拌合站的SEAM粒料。
与我们试验用的SEAM粒料相比显得很不规格,颗粒大小也不一致。
图14是考察团成员与洛克帮德公司的负责人及拌合站负责人的合影
图14考察团与拌合站负责人员合影
图13拌合站的SEAM粒料
图15SEAM粒料施工现场
第二天,我们又参观了几条用SEAM粒料修的沥青路面。
据陪同人员介绍,我们了解到仅在拉斯维加斯市,修筑的SEAM路就有300多公里。
图15是我们参观的一个刚刚修完的现场,它的中面层是用SEAM粒料修的路面、上面层是为了降低噪音铺的透水面层。
图16是另一个用SEAM粒料修的沥青路面。
这段路SEAM粒料的沥青混合料用在上面层。
从外观看,这段路的平整度不太好,有的地方经过了洗刷。
据我们了解,SEAM粒料的施工温度控制较严,如果
温度控制不好会给碾压带来一定的问题。
这张照片是我们就有关的技术问题在现场进行交流的情况。
图17是我们到了又一个现场参观听取情况介绍。
图16与专家交流技术
图17现场参观
1月14日,我们前往凤凰城,参观考察西部试验中心。
西部试验中心,是美国西部公路建设的技术服务机构,主要从事道路桥梁的试验研究工作,其功能类似于交通科研所。
几年来,洛克帮德公司的SEAM沥青混合料试验都是由西部试验中心来完成的。
考察西部试验中心的目的是进一步了解SEAM的路用性能和力学性能。
图18、19是我们在西部试验中心交流和参观试验室的情况。
图18考察团与试验中心人员交流
图19考察团参观试验室
1月15日,我们到了旧金山,原计划是参观洛克帮德公司的总部,但由于当地工人罢工,因而参观无法进行。
仅召开了一次研讨会。
2.SEAM粒料的性能介绍:
1).概述:
SEAM粒料是一种主要成分为硫,并加入了减少烟雾、气味及硫蒸汽添加剂的制品。
它的性质与硫相同。
硫主要来源于石油炼制、含硫天然气以及富含硫的各种天然矿。
据统计分析,未来十年,硫供过于求的状态不会改变,在这段时间内,硫的价格将持续下降。
从安全的角度看,单质硫是一种无毒物质,热硫的危险性与其他热液体相同,但硫在工程中使用会产生少量的二氧化硫和硫化氢气体,这两种气体具有难闻气味和一定的毒性。
因此在施工中必须严格控制混合料温度在150℃以下,以减少这两种气体的排出量。
如果SEAM混合料的加工温度低于150℃,那么在工作区内将检测不到H2S或其浓度极低。
SO2的浓度也很低。
但为了安全起见,现场操作的工人必须佩带眼镜和一次性防尘面具。
2).SEAM在沥青混合料中的作用:
在沥青中的硫,会有一部分溶解在沥青中或与沥青中的部分分子发生化学变化,起稀释沥青的作用,另一部分在常温下会最终结晶,成为结构强度的增强剂。
如图20,为硫在沥青中不同含量的溶解和结晶情况。
由于硫的熔点是115℃,胶状固化点是160℃,因此,掺入SEAM粒料的沥青混合料,在120~150℃之间有非常小的粘度,便于摊铺和碾压,超出这一温度范围其粘度会急速增大,难于施工。
图21是沥青和硫的粘度随温度变化的曲线。
图20硫在沥青中的溶解和结晶图
图21粘度变化曲线
3).SEAM对沥青混合料的路用性影响:
①.掺入SEAM的沥青混合料其强度和刚度明显增大,掺入的SEAM比例越大,其强度和刚度增大的幅度越高。
这样可以明显改善混合料的高温抗车辙能力。
②.试验结果表明,掺入SEAM的沥青混合料的水稳定性会得到较明显的改善,说明SEAM改善了沥青与矿料的粘附性。
③.试验结果表明,掺入SEAM的沥青混合料低温变形能力并没有降低,因此,为了改善混合料的低温抗裂性,可以选择低温性能更好的沥青。
四.几点体会
1.通过这次赴美考察使我们对美国公路建设的情况有了进一步的了解和认识,对美国公路界对科技的重视深感敬佩。
特别是美国联邦公路局作为美国公路的主管部门,它大量从事新科技、新材料、新工艺的研究工作,从而制定针对各洲公路建设的指导性技术文件。
2.SEAM沥青混合料有较好的工程性质,价格又比较低廉,但SEAM粒料在沥青路面上的应用还只是近几年的事情,实际工程中运用相对较少,技术上还有一些需要进一步探讨的地方,特别是施工时的环保问题和压实时的控制问题。
因此,我们应积极地开展有关的试验研究工作,密切注意有关技术的进展情况,但目前还不宜大规模引进和使用。
3.目前,我们对SEAM粒料的了解和认识还很有限,以上看法难免有很多不足乃至错误之处,敬请广大同行批评指正。
赴美SEAM粒料路用情况考察团
2017年8月
赴美考察SEAM粒料路用情况考察团名单
团长:
于飞
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