沥青路面摊铺碾压过程能耗模型与节能技术

为改善沥青路面施工过程能耗高的问题,采用振动压路机进行沥青混合料压实试验,得到了混合料压实度与碾压遍数之间关系;采用摊铺机进行混合料摊铺试验,得到了混合料摊铺压实度与振动频率之间关系;基于以上研究,建立了压路机数量计算模型、摊铺机作业功率计算模型和压路机作业功率计算模型,进而建立了与摊铺压实度相关的摊铺碾压总体能耗计算模型。进行模型分析表明,通过调节摊铺机的振动频率,可以得到高密实混合料摊铺层,此时摊铺机的功率消耗增加很小,但是可以大幅减少压路机的碾压工作量,显著降低摊铺碾压过程的总体能耗。通过实体工程试验,结果表明:采用所提出的摊铺碾压节能技术,将摊铺机的振动频率从10 Hz提高到35 Hz,可将混合料的摊铺压实度从0.800提高到0.901,摊铺压实作业过程设备的总能耗可降低30.4%,具有显著的节能减排效果。

确定混合料取样样本容量的模型与方法

针对搅拌设备拌合料试验检测中总体均值估计的样本容量问题,采用区间估计理论分别就总体方差已知和总体方差未知2种情况建立区间估计表达式,得出区间估计精度与样本容量之间的关系模型,并提出基于统计分析技术的样本容量确定方法。对于未规定估计精度要求的试验数据,样本容量宜取3~5个,取均值估计总体平均值,不仅能够保证较高的检测精度,而且可以提高工作效率、减小试验误差、降低作业成本。

沥青搅拌站烟气排放试验检测位置确定

为了确定沥青搅拌站烟气排放试验检测位置,采用流体力学理论与Ansys CFX流体仿真软件相结合的方法,建立流体控制方程模型,并对不同的烟囱进行模态仿真。通过分析流体控制方程模型,可知流体运动规律主要受流体速度、流体压力和流体密度的影响;通过对烟囱模态仿真,可知烟囱内部不同位置的烟气状态不相同,但存在比较稳定的区域,在此区域进行烟气排放试验得到的数据比较准确,可作为研究沥青搅拌站燃烧器燃烧效率的依据。建模分析表明:相对于其他影响因素,流体运动规律主要受流体速度、流体压力及流体密度的影响;烟囱模态仿真分析结果表明,在所设定模型参数下,沥青搅拌站烟气排放试验检测位置主要由烟囱直径决定,对于直径大于0.25 m的圆形烟囱而言,达到稳定区域的距离与烟囱直径的比值可以分为3种情况,当烟囱直径在0.25~1 m时,不宜小于6.0;当烟囱直径在1~2.5 m时,不宜小于5.5;当烟囱直径大于2.5m时,不宜小于3.6。

泡沫温拌沥青发泡参数确定方法研究

在分析沥青发泡机理和影响因素的基础上,对基质沥青和改性沥青进行多参数发泡试验,研究确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数的方法。在基质沥青发泡用水量分别为1.5%、2.0%、2.5%、发泡温度分别为145、155、165℃及SBS改性沥青发泡用水量分别为2.0%、2.5%、3.0%,发泡温度分别为160、170、180℃的条件下进行发泡试验,得到膨胀率和半衰期回归曲线,最上方曲线对应的温度即为最佳发泡温度;在最佳发泡温度下,半衰期对应的发泡用水量和膨胀率对应的发泡用水量之和的均值即为最佳发泡用水量。试验结果表明,只有半衰期对应的发泡用水量在膨胀率对应的发泡用水量的右侧时,沥青才能满足温拌发泡特性要求。

泡沫沥青温拌混合料与热拌混合料性能对比研究

为获得性能优良的泡沫沥青混合料,通过试验建立多个温度和发泡用水量的膨胀率-半衰期关系曲线,得出取得最佳发泡参数的方法,从而确定最佳发泡温度和发泡用水量;通过试验建立泡沫沥青和未发泡热沥青混合料空隙率与温度之间的关系,采用等空隙率法确定泡沫沥青温拌混合料成型温度;采用未发泡热沥青和泡沫沥青,分别在135、115℃条件下制备AC-13热拌和温拌沥青混合料试件进行马歇尔试验和路用性能试验,结果显示两者的马歇尔试验结果和路用性能试验结果相当。

半刚性沥青路面建设期碳排放特征分析

为了分析半刚性沥青路面建设过程的碳排放,本文采用生命周期理论,将半刚性沥青路面建设过程进行了阶段划分,建立了碳排放定量计算模型,结合津石高速公路某段建设工程案例,量化了半刚性沥青路面建设过程碳排放,分析了碳排放特征,识别了关键碳排放源,并对比分析了“油改气”技术的减排效益。研究结果表明,半刚性沥青路面建设期的碳排放主要来源于原材料生产阶段,生石灰和水泥的生产为该阶段主要的碳排放来源;施工现场的碳排放主要来源于场外加工阶段,沥青混合料制拌过程产生了较大的碳排放;采用“油改气”技术减排效益显著,相较于使用重油减排率达28.14%。

沥青混合料的搅拌功率试验和黏度模型

针对由沥青“黏度-温度”试验曲线确定的混合料理论施工温度与工程实际施工温度差距较大问题,通过进行沥青混合料的搅拌功率试验,对其施工温度确定方法进行了理论和试验研究。采用经过改制的搅拌机,测定不同温度与搅拌转速下的混合料搅拌功率,得到三者之间的关系,进而建立了由搅拌功率表征的沥青混合料广义塑性黏度模型。该模型表明:沥青混合料的广义塑性黏度决定于混合料的温度,以及矿料物理性质、级配、沥青类型和用量等材料因素,而与搅拌机的转速无关,代表了沥青混合料的流变特性;通过测定沥青混合料在不同温度下的广义塑性黏度,得到广义塑性黏度随温度的变化曲线,在该曲线中梯度变化明显变缓的温度可作为该种沥青混合料的施工控制温度。

确定改性沥青混合料拌和温度的功率法

针对采用改性沥青黏度-温度曲线确定的混合料拌和温度过高的问题,研制了具有变频调速和搅拌功率自动测试功能的试验用搅拌机,进行基质沥青和改性沥青两种类型混合料搅拌功率的对比试验,采用等功率法确定改性沥青混合料的拌和温度.在试验过程中,对试验数据的重复性和复现性进行分析,确定了具有较小随机误差和系统误差的试验参数,得到了等功率法确定改性沥青混合料拌和温度的方法.试验结果表明:采用等功率法确定的改性沥青混合料拌和温度,较沥青黏度-温度曲线法确定的拌和温度显著降低,在该温度下进行改性沥青混合料拌和,质量完全满足施工技术规范要求.

道路减速带数学模型与结构参数优化研究

在分析道路减速带的工作原理及理想减速带工作特性的基础上,建立了典型的驼峰型汽车减速带结构尺寸参数与限速期望值间的数学模型,通过减速带结构尺寸参数优化,得出了不同限速期望值下的减速带尺寸参数取值,不仅使得车辆在低于该限速期望值通过减速带时乘坐舒适性不会受到太大的影响,而且在高于限速期望值时车辆平顺性大幅降低,显著提高了减速带的限速效果。

矿料粒径对拌和时间的影响与梯次拌和技术

为了研究双卧轴搅拌器在分批拌和沥青混合料的过程中粗细集料、矿粉和沥青的投料顺序对混合料质量与拌和效率的影响,通过建立搅拌模型分析集料颗粒在搅拌器作用下的滚动规律;根据滚动过程中颗粒表面发生沥青迁移的拌和机理,得出在沥青迁移量以一定速率递减的条件下,拌和均匀性与颗粒滚动圈数之间的关系表达式。用不等直径平面圆模型求得拌和过程中不同粒径颗粒之间的滚动关系,提出达到相同油膜厚度的粗集料、细集料、矿粉与沥青之间的梯次拌和工艺;研发了与实体工程中使用的搅拌器结构和搅拌原理相同的实验室用双卧轴搅拌机,并对AC-16混合料进行了试验研究。结果表明:在同一拌和过程中,颗粒大小不同时滚动次数有差异,矿粉滚动次数大于细集料,细集料滚动次数大于粗集料,导致不同粒径颗粒表面裹覆的油膜厚度发生变化;采用梯次拌和工艺可以提高沥青混合料的质量和设备生产效率,较之传统拌和工艺得到的沥青用量有所降低,并可减少约30%的拌和时间。