浅析石灰水清洗面层集料技术的应用__墨水学术,论文发表,发表论文

所属栏目：化工论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:141

副标题#e#摘要：该文通过在集料筛分的振动筛上架设水管网，利用高压水流，喷射一定浓度的石灰水，来达到沥青面层集料的水洗效果。经过水洗后的各档粗集料表面清洁、无粉尘，小于0.075mm部分的通过率比未经水洗时明显减少，且各档集料级配稳定。经石灰水清洗面层集料与沥青的粘附性有所改善，从而可以显著提高沥青路面的水稳定性。
　　关键词:石灰水,清洗，集料，技术
　　
　　一、应用实例
　　江西省彭湖高速公路AP1标，位于江西省九江市彭泽县境内，主线长26.98Km，连接线长8.1Km，路面面层采用4cmAC13改性沥青混凝土＋6cmAC20改性沥青混凝土＋8cmAC25普通沥青混凝土，详见彭湖高速公路路面结构图1。主要工程数量：沥青混凝土面层11.9万方。
　　
　　AC13改性沥青混凝土设计厚度4cm
　　AC20改性沥青混凝土设计厚度6cm
　　AC25普通沥青混凝土设计厚度8cm
　　水泥稳定碎石基层设计厚度20cm
　　水泥稳定碎石底基层设计厚度20cm
　　级配碎石垫层设计厚度22cm
　　图1彭湖高速公路路面结构图
　　彭湖高速公路AP1标，率先采用了石灰水清洗面层集料技术，在沥青路面材料加工作业区安装了1214型反击破、PCL-1250制砂机和大功率除尘器，还设置了大容量的蓄水池和五级沉淀池循环采用碱性生石灰水进行面层集料水洗，开创了江西省高速公路建设史上首次对面层集料水洗的先河，保证了粗集料的洁净与级配稳定。
　　二.工艺原理
　　我国高速公路沥青路面的设计寿命为15年，但随着交通量的增加和诸多因素的影响，使很多路面在通车几年内就发生了损坏，在国内外习惯上将这种未达到使用寿命就出现的各种非正常损坏统称为早期损坏。
　　沥青路面水损坏作为早期损坏的主要现象，在国内外都进行了很多系统的研究和讨论，其研究成果表明，提高沥青路面的水稳定性是防止早期水损坏最有效的方法，而集料的表面性质和清洁度都是影响沥青路面水稳定性的主要原因。一方面，沥青是酸性的，根据异性相吸的原理，碱性表面的集料与沥青的粘附性更好（与酸性表面的集料相比）；另一方面，集料表面的泥土、粉尘将成为其粘附沥青的隔离剂，也就是说集料表面的洁净程度越高，与沥青粘结就越强，沥青就越不容易从集料表面剥落，沥青路面的水稳定性也就越好。
　　根据以上分析，在沥青路面材料的加工时，如果能在清洗面层集料的同时增加其表面的碱性，就可以有效提高路面的水稳定性。石灰水是碱性的，那么采用石灰水清洗集料，就可以在改善集料表面清洁度，还可以改善集料的表面性能使集料表面活化，并使沥青的非极性部分离子化，结合成为极性基，而且石灰粉在集料与矿物间结合成为独立的结晶质的石灰石，与沥青的粘结性起到叠加的作用,从而提高与沥青的粘结力,改善了沥青与集料的粘附性。国内外一些有影响力的研究成果也得出了同样的结论，如SHRP研究计划就指出改善集料与沥青粘附性的最好办法就是用石灰水清洗集料。
　　
　　三.施工工艺
　　本施工工法采用五级沉淀池循环利用冲洗水，通过振动筛上面布置的水管网喷射高压水流，振动筛倾斜放置，优化配置集料筛分与清洗。采用高压水管网从振动筛上喷射一定浓度的石灰水，可以全方位、快速、有效清洗集料，减少0.075mm以下颗粒含量。
　　在石灰水清洗面层集料时，需要注意以下几个方面：
　　1、倾斜放置的振动筛，筛面倾斜角度为20°（15°～25°），确保在该角度下集料筛分与水洗两个作业的优化组合。
　　2、在沉淀池旁设置石灰池，石灰水浓度采用PH值指标控制，采用试纸测定池中PH值，调整石灰池内石灰水浓度。对碱性集料，PH值范围采用8～10，对于酸性集料，要求PH值范围采用10～12。
　　3、在振动筛下设大容量贮泥池，定期清理，有效减少污水含泥量，同时能使清洗下来的污水汇聚到沉淀池中。
　　4、#p#副标题#e#加工场地必须采用水泥混凝土硬化，并设置2%坡度，使振动筛出水和筛分后集料带出水能流出场地。
　　5、优先选用先进的环保机械，制砂机配置了大功率除尘设备，搭设钢架大棚，并在大棚四周挂设遮阳网，减少扬尘对相邻集料和周围环境的污染。
　　6、粗集料冲洗需要耗费大量的水资源，通过设置五级沉淀池能有效保证冲洗水洁净，沉淀池池底及四壁应设置防水层，防止水渗透，浪费水资源，定期清除沉淀池中污泥，保证沉淀池净水效果。并在场地周围设置排水沟，汇集冲洗污水进入沉淀池，有效防止污水四处漫流，确保冲洗水循环利用。
　　石灰水清洗面层集料技术在江西省彭湖高速公路的应用后，效果十分显著，其主要的工法特点是：
　　1、该工法具有创新点且结构简单，只需对振动筛作一个改造，安装水管网，将石灰池中的石灰水搅拌均匀后，经沉淀按一定的比例掺加到循环水中。利用水能冲洗石料，极方便于石料场清洗集料的推广和借鉴。
　　2、采用石灰水清洗集料，能提高集料表面洁净度和表面碱性，增强沥青的粘附性。
　　3、采用五级沉淀池技术，循环利用冲洗水，确保用水清洁，能节约水资源。同时减少了石料加工时产生的扬尘，符合国家环保节能的建设理念。
　　4、适用范围：石灰水清洗面层集料的技术适用热拌沥青混合料用于面层的高速公路新建或维修工程，可推广性较大。
　　
　　四、质量控制
　　从外观上看，经过石灰水洗后的碎石清洁、无粉尘；碎石经制砂机的整形作用后呈立方状，表面粗糙，针片状含量明显减少，且碎石中几乎不含风化颗粒，水洗前后集料的对比见图2。
　　经过比对试验，检测结果表明：各档粗集料中小于0.075mm部分的通过率比未经水洗时减少了0.4%左右，机制砂中该部分含量也比石屑要少5%左右，且各档集料级配稳定，检测结果见表1和表2。
　　表1粗集料试验检测结果
　　集料规格    表观相对
　　密度    吸水率
　　（%）    <0.075mm通过率（%）    针片状含量（%）
　　            经水洗    未水洗    经制砂机    未经制砂机
　　19-26.5mm    2.739    0.34    0.3    0.8    6.8    12.7
　　9.5-19mm    2.738    0.48    0.3    0.8    7.4    14.1
　　4.75-9.5mm    2.735    0.63    0.4    0.9    10.7    18.5
　　2.36-4.75mm    2.737    0.83    /    /    /    /
　　规范要求    ≥2.5    ≤3    ≤1    ≤1    ≤15(粒径大于9.5mm)
　　≤20(粒径小于9.5mm)
　　项目管理大纲要求    ≥2.6    ≤2    ≤1    ≤1    ≤10(粒径大于9.5mm)
　　≤15(粒径小于9.5mm)
　　
　　表2细集料试验检测结果
　　集料规格   &nb#p#副标题#e#sp;表观相对
　　密度    砂当量（%）    棱角性（s）    亚甲蓝值
　　（g/Kg）    <0.075mm
　　通过率（%）
　　石屑    2.712    79    42.6    1.7    13.2
　　机制砂    2.718    83    39.9    1.4    8.6
　　规范要求    ≥2.5    ≥60    ≥30    ≤25    /
　　项目管理
　　大纲要求    ≥2.6    ≥75    ≥30    ≤25    /
　　
　　
　　
　　图2水洗前后集料的对比
　　五.效益分析
　　1、经济效益分析：
　　采用石灰水清洗面层集料，其方法较为简单，需投入的设备少，与未经水洗的集料相比，增加的成本较少，经彭湖高速公路AP1标的费用测算，每吨碎石约增加1.6元。而在沥青混合料拌和中，经石灰水清洗集料后至少可以降低溢料40%和减少粉尘排放30%，扣除石灰水清洗集料所增加的成本，经综合折算后，采用高速公路沥青路面集料水洗施工工法，可以使高速公路沥青路面每平米的造价降低约1.6元，每公里的造价降低约3.1万元。
　　2、节能减排效益分析：
　　石灰水清洗集料降低沥青混合料拌和过程中热料场的溢料，提高了集料的利用率，减少了集料的浪费。每加热1吨热料仓的集料需要消耗约8公升柴油，所以可以明显节约柴油。而燃烧1公升柴油会排放2.63千克二氧化碳，采用石灰水清洗集料后，就可以减少二氧化碳的排放，环保效益十分显著。
　　3、改善施工条件
　　石灰水清洗集料后，可以大大降低集料加工场和沥青混合料拌和场的粉尘污染，改善了施工条件，有利于现场操作人员的身体健康。
　　
　　结束语
　　根据《国家高速公路网规划》，我国的高速公路总规模约8.5万公里，现已通车6万公里，全国还要新建2.5万公里高速公路。如果将石灰水清洗面层集料的技术应用在新建的2.5万公里高速公路工程中，既可以提高其路面的使用性能和寿命，又可以降低修筑时消耗的资源和能源，该技术就有利于实现高速公路社会效益、经济效益与环保效益的和谐统一。
　　由于公路面层集料的水洗技术的研究在国内均很少，水洗集料还没有走上规范性的道路，很有必要在公路方面对面层集料的水洗作更深层次的研究，特别是在沥青混合料的拌和质量，提高集料与沥青的粘附性等方面进行深入研究，为国内外的公路沥青路面的施工提供借鉴。
　　综上所述，推广应用石灰水清洗面层集料的技术，就可以在环保、节约资源和工程费用的前提下，提高高速公路沥青路面的施工质量，延长高速公路的使用寿命，因此，该技术的应用前景非常广阔。
　　
　　参考文献：
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　　[3]高启聚，贾西法：公路沥青路面水稳定性分析及处治对策2003年
　　[4]公路工程集料试验规程，JTGE42--2005
　　[5]公路沥青路面施工技术规范，JTGF40--2004