都说高铁,别忘了沥青铺设的高速公路

摘要:北京时间20191009关于【都说高铁,别忘了沥青铺设的高速公路】的具体情况和说明,让www.gzmyyl.cn新闻频道的以图文形式为您慢慢道来。

十一黄金周正式落幕,随着国庆假期最后一天的到来,各地旅游、探亲的朋友已经踏上返程路,铁路、公路、民航陆续迎来返程客流高峰,其中,部分高速公路、国省道干线公路以及重点景区道路通行压力将增大

国家统计局发布的最新数据显示,截至2018年末,全国公路总里程达485万公里,是1949年的60倍,年均增长6.1%,而高速公路总里程达14.3万公里,居世界第一位,这里不得不提的就是沥青的使用

沥青是一种天然的或人工生产的工程材料,它主要由沥青结合剂和级配骨料构成,主要应用于道路工程的路面铺设和加固、高层建筑中的地板铺面、水利工程中的密封材料,某些情况下也用于垃圾处理工程中的密封

出于工程技术和经济方面的原因,沥青构件具有不同的分层结构,主要包括沥青承载层、沥青联结层以及沥青面层,各层按照不同的厚度和所处位置,为紧密的结构主体提供不同的承载力,在化学上,沥青混凝土是一种具有热后可塑性的惰性材料关于沥青这种材料及其特性

沥青是高黏度有机液体的一种,表面呈黑色,可溶于二硫化碳、四氯化碳,同时,沥青也是一种强度大、用途广泛的耐候性和耐化学性结合材料,可适应多种用途

其应用广泛与材料特性分不开,沥青的强度由温度条件决定,在低温时(例如冬季施工)沥青处于弹性状态,在高温时(例如夏季施工)则处于粘性状态

沥青的这一温度变化特性直接影响到它的弹性模量和抗剪模量,弹性模量描述的是由外部荷载形变引起的沥青内部应力,通常沥青的弹性模量处于1000 N/mm²(夏季)到9000 N/mm²(冬季)之间

1Mpa=1N/mm²

抗剪模量则描述了剪力在沥青内部引起的应力,沥青混凝土的材料特性还与沥青粘结剂与骨料的配合比以及其各自的材料特性有关,配合比大约为95%的骨料配5%的沥青,然而这个比例可以做一些微调,粘结剂的含量和强度都会大大改变材料行为特性

骨料的颗粒组成情况为沥青混凝土提供支撑作用,它必须采用合适的颗粒直径大小的配合比例,成为“级配”

级配情况要与承载力相协调,为了达到好的承载能力,混合不同粒径的骨料时,应使混合后的骨料尽可能地紧密,施工时还要达到恰当的压缩比,使沥青混凝土的骨料间空隙尽可能少

除此以外,沥青混凝土的骨料的组成还应保证其防冻性以及沥青混凝土路面层的光滑度关于沥青的发现与使用

沥青是世界上最古老的工程材料之一,自文明之初就开始被使用,大约公元前6000年,苏美尔人繁荣的造船业就需要生产和使用沥青来填缝和防水

在公元前2600年,埃及人也有使用沥青作为防水材料的记录,而且还会并将木乃伊在沥青中浸渍以防腐

另外,古代文明广泛使用沥青作为建筑砂浆和铺路砖,用于寺庙、灌溉系统、水库和公路

而较为我们不熟悉的是沥青还可以用在摄影上,1826年左右,法国科学家约瑟夫·尼采芙·尼佩斯(Joseph Nicéphore Niépce)使用它制作了现存的最古老的自然照片

约瑟夫拍摄的照片

其原理是将沥青薄薄地涂在锡板上,然后将其暴露在照相机中,暴露于光线会使沥青硬化并使其不溶,因此,当随后用溶剂冲洗沥青时,仅剩下足够光吸收的区域,但是因为这个技术需要在相机中进行漫长的曝光,因此沥青对于普通摄影是不切实际的

但是从1850年代到1920年代,在各种光机械印刷工艺的印版生产中,它通常可以用作光致抗蚀剂

另外沥青在1960年代开始作为疏水性基质,用在封装放射性废物上,后来因为操作安全问题(火灾风险,如日本Tokai Works的沥青化厂中发生的火灾)以及与深部岩层地质处置有关的长期稳定性问题,这种核废物处理已被放弃

可以发现,早期文明使用的沥青是自然形成的,天然沥青是原油通过裂缝进入地球表面时形成的,其渗出地表在太阳和风的作用下,经长期暴露和蒸发,较轻的油和气体被驱散,留下黑色的残留物就是沥青

20世纪初,天然沥青被广泛使用,同时从原油中提炼沥青的发现和汽车的日益普及,在供需两方面都极大地扩展了沥青工业,现代石油沥青具有与天然沥青相同的耐久性,其附加优点是精炼至无有机和矿物杂质的均匀状态沥青如何制造与加工

目前用于公路施工的沥青品种有道路石油沥青、软煤沥青和液体石油沥青、乳化石油沥青等,我们主要讲的是乳化石油沥青

原油在炼油厂通过蒸馏过程被分离成不同的馏分,分离后,这些馏分进一步精制成其他产品,包括沥青、石蜡、汽油、石脑油、润滑油、煤油和柴油

由于沥青是原油的基础成分,在蒸馏过程中它不会蒸发,所以沥青其实就是炼油过程中的重质残渣

精炼过程始于将原油从储罐中通过管道输送到热交换器或管式加热器中,在其中迅速提高温度以进行初始蒸馏

然后,它进入一个常压蒸馏塔,在那里较轻和较易挥发的组分或馏分蒸发,并通过一系列冷凝器和冷却器抽出

接着将其分离并进一步精炼成汽油、煤油、柴油和许多其他有用的石油产品,这种常压蒸馏过程中的重质残渣通常称为拔顶原油,这种拔顶原油可用于燃料油或进一步加工成其他产品如沥青

真空蒸馏可以除去足够多的高沸点馏分,产生所谓的“直馏”沥青,如果拔顶原油含有较多的低挥发性成分,而这些成分无法通过蒸馏经济地去除,则可能需要溶剂萃取(也称为溶剂脱沥青)来生产所需稠度的黏稠沥青

溶剂脱沥青装置(SDU)

下一步,沥青可能会与先前馏分出来的挥发性物质混合以对其进行稀释,从而产生比纯沥青更软且更适合在较低温度下使用的产品,当混有挥发性物质的沥青用于铺路或施工时,挥发物质在暴露于空气或受热时蒸发,留下硬质沥青

混合的挥发性气体蒸发或挥发的相对速度决定这类沥青的凝固速度(slow, medium, or rapid-curing分别对应慢凝、中凝、速凝),加热的沥青与早期蒸馏过程中的残余沥青油混合是为慢凝沥青,混合煤油的为中凝,而用汽油或石脑油进行混合的为速凝

RC(Rapid-Curing Asphalt)

沥青也可以乳化以产生一种液体,使其可以很容易地通过管道泵送,与骨料混合,或通过喷嘴喷洒

为了乳化,沥青被磨成5到10微米或更小的球状物(1微米等于百万分之一米),与水混合后加入乳化剂,降低沥青和水的分离倾向,乳化剂可以是胶态粘土、可溶性或不溶性硅酸盐或磺化植物油

也可以将沥青粉碎以生成粉状沥青,将沥青压碎并通过一系列细筛网,以确保颗粒大小均匀,粉状沥青可与道路用油和骨料混合用于路面施工,道路上的高温和压力使粉末与集料和粘结油缓慢混合,使其硬化到类似于普通沥青水泥的稠度铺路

沥青和骨料在搅拌设备中混合,接着继续加热、配比和搅拌以产生所需的铺路混合物,热混合设备可以分为间歇式设备或鼓式混合式设备,它们既可以是固定式的,也可以是便携式的

间歇式热混合设备使用不同尺寸的热集料,其从储存箱中按比例量提取,然后与沥青混合料中的骨料完全混合,混合后,在滚筒混合机中同时加热和混合骨料与沥青

当混合完成时,热混合料然后被运送到铺路工地,并在部分压实的层中铺展到均匀的表面上,并使用铺路机进行铺设,接着重型碾压机进一步压实,以产生平滑的路面


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