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      中國瀝青材料發展史
      來源:admin    發布日期:2020-03-24    點擊次數:1415次

             回顧我國瀝青路面的發展史,可以說路面材料的變革和進步促進了路面結構的技術進步。

            在五、六十年代,我國的公路主要是砂石路,砂石料和粘土是最基本的路面材料。粘土作為路面結合料決定了路面必然是晴天揚土,雨天泥濘,不能全天候通車。

      在60年代,大慶原油的開發,渣油作為結合料代替了粘土。同時,石灰土材料得到了廣泛的研究和應用。在這個階段,石灰土基層加渣油表處成了最主要的路面結構形式。

      在七八十年代,勝利油田孤島原油生產的道路瀝青作為結合料與渣油相比有了大幅度的提高,同時瀝青碎石結構、貫入式路面或上拌下貫式路面得到了發展,基層的石灰土已經考慮摻加碎石,碎石灰土成了公路干線的主要路面材料和結構。

      瀝青碎石路面

      灌入式路面

      80年代中期,以京津唐高速公路建設為契機,我國開始進入了高等級公路建設的新時期,我國稠油資源的開發為生產符合要求的重交通道路瀝青創造了條件。瀝青混凝土路面成為高等級公路工程嶄新的結構形式。國家“七、五”,“八、五”科技攻關,對瀝青路面材料、結構、施工工藝、質量控制的研究得到了前所未有的深入,一系列先進的施工機械開始引入國內,施工技術規范和各種試驗規程得到了全面修訂,瀝青路面的整體水平得到了很大的提高,開始走向世界的前列。

      京津唐高速

      京津塘高速公路是中國七五至八五期間重點交通建設項目,也是第一條經國務院批準并部分利用世界銀行貸款按國際項目管理模式組織建設的跨省、市高速公路。早在1972年至1977年,建設項目由交通部調研規劃,1982年提出可行性研究報告,1983年上報國家計委立項,1984年1月7日經國務院批準實施,1985年完成施工圖設計,于1987年12月動工,1990年9月北京至天津楊村段建成通車,1991年12月楊村至宜興埠段建成通車,1993年9月25日全線貫通。北京段限速90時速公里,北京以外全線限速時速110公里,為收費公路。

      京津塘高速公路

      京津塘高速公路歷經科研、勘測、設計單位10余年的技術準備精心設計,先后6次進行大規,F場勘察,并完成大量科學實驗和專題研究工作。在項目實施過程中,研究完成12項關鍵技術和理論成果,包括高速公路項目管理技術、勘察設計技術、工程實施技術和工程監理技術等。項目建設按國際競爭招報,實行施工監理制度,嚴格遵守國際咨詢工程師聯合法制定的合同條款進行組織、施工和管理。全部工程于1995年8月4日通過國家驗收,國家驗收委員會認定工程總體水平達到國內領先和當代國際先進水平。京津塘高速公路1993年交通部授予改革開放以來中國十大工程公路;1994年被建設部評為改革開放以來對國內外有重大影響的中國最佳的工程而且特獎;1995年被較部評為公路優質工程一等獎;1996年獲中國建筑工程魯班和交通部科學技術進步特等獎;1997年獲國家科學技術進步一等獎。

      京津塘高速公路是中國國內第一條利用世界銀行貸款,按照國際標準興建的現代化交通工程。系雙向四車道,全封閉,全立交的高等級公路。它的全線竣工,打開了首都直達天津港口的快速通道,汽車單程只需一個半小時。它與北京機場、天津機場又構成“海陸空”完整的交通體系。

      現在,我國的公路建設又進入了一個新的時期,嚴酷的交通環境對瀝青路面提出了更高的要求,對瀝青和集料都提出了更高的要求,開始采用改性瀝青,瀝青混合料采用瀝青馬蹄脂碎石混合料(SMA等)。

      瀝青瑪蹄脂路面(SMA)SMA是一種全新意義上的瀝青混合料,它是由瀝青瑪蹄脂填充碎石骨架組成的骨架嵌擠型密實結構混合料,接近于我國的瀝青碎石混合料的空隙中用豐富的瀝青瑪蹄脂填充的情況。SMA——瀝青瑪蹄脂碎石混合料,即是StoneMatrixAsphalt(或StoneMasticAs—phalt)之縮寫。

      (一)SMA的組織構成特點

      1.SMA是一種間斷級配的瀝青混合料;旌狭现4.75mm以上的粗集料的比例高達70%~80%,其中9.5mm以上的占一半,礦粉的用量達8%—13%,0.075mm篩的通過率一般高達10%。由于是間斷級配,很少使用細集料。

      2.為加入較多的瀝青,另一方面增加礦粉用量,同時使用纖維作為穩定劑,通常采用木質素纖維,用量為瀝青混合料的0.3%,也可采用礦物纖維,用量為混合料的0.4%。

      3.瀝青結合料用量多,比普通混合料要高l%以上,黏結性要求高,需要選用針入度小,軟化點高,溫度穩定性好的瀝青。最好采用改性瀝青,以改善高低溫變形性能及與礦料的黏附性。

      4.SMA的配合比不能完全依靠馬歇爾配合比設計方法,主要由體積指標確定,馬歇爾試件成型雙面擊實50次,目標空隙率2%~4%,穩定度和流值不是主要指標,瀝青用量還可參考高溫析漏試驗確定。車轍試驗是重要的設計手段。

      5.SMA的材料要求:粗集料必須特別堅硬、表面粗糙,針片狀顆粒少,以便嵌擠良好;細集料一般不用天然砂,宜采用堅硬的人工砂;礦粉必須是磨細石灰石粉,最好不使用回收粉塵。

      6.SMA的施工與普通瀝青混凝土相比,拌和時間要適當延長,施工溫度要提高,壓實不得采用輪胎碾。綜合SMA混合料的特點,可以歸納為三多一少:粗集料多、礦粉多、瀝青結合料多、細集料少。摻纖維增強劑,材料要求高,使用性能全面提高。

      (二)SMA瀝青路面的主要功能特點

      1.抗滑能力(安全性)除了集料品種外,SMA的構造深度取決于粗集料尺寸和瑪蹄脂的填充程度,集料尺寸越大,構造深度也越大,對SMA一16這樣的大粒徑材料,構造深度可達1.5—2.0ram,它可以滿足高速交通和低速交通的需要。有的國家擔心SMA在鋪筑初期,由于SMA的瀝青膜較厚,會影響抗滑性能,所以在表面撒一些0~10ram人工砂或1~3mm的預涂瀝青的破碎砂(用量約0.6~0.9kg/㎡),直至表面的瀝青膜被磨掉。為了保證抗滑性能,要特別注意防止瑪蹄脂過量和通車后逐步泛油使構造深度喪失。

      2.平整度平整度分橫向和縱向,橫向平整度包括車轍。SMA的高溫穩定性使路面穩定,具有好的平整度和行車舒適性(縱向平整度更與基層強度有關)。三軸試驗表明非改性瀝青的SMA的抗變形能力是普通瀝青混凝土的1.5~4倍,英國的車轍試驗表明60。C的變形速率為1mm/h,小于5mm/h的要求。

      3.噪音SMA的噪音減小幅度與對比物的材料結構有關,與采用開槽和拉毛提高抗滑性能后的熱壓式瀝青混凝土(HRA)相比,SMA的噪音要小得多;與構造深度小的瀝青混凝土相比,噪音的減小有一定限度,如果表面撒砂,噪音還可能增大。

      4.表面耐久性實踐證明SMA耐久、耐磨損性非常好,不會發生松散,抵抗溫度和交通裂縫性能好。SMA優異的耐久性源于瀝青瑪蹄脂的不透水性,瑪蹄脂內部空隙小,瀝青結合料的變形率小。

      5.能見度SMA減小車燈光反射,減小水霧,提高路面能見度。歸納SMA的優點,首先是具有良好的表面功能,抗滑、車轍小、平整度高、噪音小、能見度好。其次是增加了路面抗變形能力,不透水,使用壽命長,維修養護工作量少。最后是它可以減薄表面層厚度,易于施工和重建,維修重建對交通的影響小。

      (三)使用SMA應注意的問題

      1.SMA的集料之間的接觸力大,石料磨損快,必須使用高質量集料。碾壓時要避免過度碾壓,防止振動壓路機壓碎石料。

      2.鋪裝層厚度要合適,在重載路段,層厚通常為集料最大公稱粒徑的2.2倍(如按此要求,我國SMA一16的合理厚度宜為35mm)。

      3.SMA層與下面層之間必須有充分的摩擦,無光滑的滑動面(鋪筑應力吸收膜SAMI可以防止滑動)。

      4.集料之間不能填充過滿,最好使用高黏度的改性瀝青或廣域瀝青。

      5.綜合考慮施工性能和高溫穩定度后選擇細集料品種,確定破碎的人工砂的比例。

      中國石油

      石油瀝青的發展歷史,代表了我國石油瀝青的發展史。

      瀝青材料發展回顧

      原料的局限性,促進了瀝青生產技術進步。

      原料的變化,促進了標準的升級。

      公路交通事業的發展,促進了瀝青事業的發展。

      代表性原油的性質

      原油的分類及經濟型加工方案

      選擇合適的原油,是生產瀝青最經濟有效的手段;

      技術進步,可以在一定程度上改善瀝青的性質。

      瀝青的技術進步-生產技術

      中石油瀝青技術發展史,代表了我國瀝青生產技術進步史;

      中石油瀝青生產技術,函蓋了我國瀝青的生產技術。

      1984-1988 單家寺稠油重交通道路瀝青

      1985-1990 克拉瑪依稠油生產重交通道路瀝青溶劑脫瀝青-調和工藝

      1992-1996 歡喜嶺混合稠油生產重交通道路瀝青蒸餾-氧化工藝

      1997-1999 Boscan Merey 原油生產重交通道路瀝青蒸餾和混煉工藝

      瀝青的技術進步-基礎研究

      ●比重和蠟含量對瀝青性質的影響,國家七五攻關:

      研究對象:克拉瑪依和單家寺混合油;

      溶劑脫瀝青--調和工藝(1986-1990)。

      ●半氧化工藝改善瀝青感溫性能:

      研究對象:歡喜嶺混合稠油(1992-1996)。

      ●瀝青化學組成與使用性能的關系:

      研究對象:勝利、單家寺、克拉瑪依、歡喜嶺瀝青(1984-1996)。

      石油瀝青發展回顧

      ●原料的局限性,促進了瀝青生產技術進步

      ●原料的變化,促進了標準的升級

      ●公路交通事業的發展,促進了瀝青事業的發展

      我國道路瀝青標準的沿革

      中國瀝青產品科技進步主要里程碑

      1979年,勝利100號獲中國科學大會獎。

      1984-1986,重交通道路瀝青國產化,交通部科技攻關,單家寺稠油瀝青,獲交通部科技進步一等獎。

      1985-1990,重交通道路半剛性基層瀝青路面抗滑表層成套技術研究,國家七、五攻關,克拉瑪依稠油瀝青,獲國家科技進步二等獎。

      1992-1996,歡喜嶺混合稠油生產重交通道路瀝青,中石油八、五攻關,獲中石油科技進步三等獎。

      1997-1999,進口稠油混煉生產重交通道路瀝青,中石油九、五攻關,獲中石油科技創新二等獎。

      公路交通事業的發展,促進了瀝青事業的發展

      1988年上海至嘉定高速公路建成通車,結束了我國大陸沒有高速公路的歷史;

      1990年,被譽為“神州第一路”的沈大高速公路全線建成通車,標志著我國高速公路發展進入了一個新的時代;

      1993年京津塘高速公路的建成,使我國擁有了第一條利用世界銀行貸款建設的、跨省市的高速公路 ;

      從起步到高速公路通車1萬公里,用了12年時間,從1萬公里到突破2萬公里,我國只用了3年時間,從2萬公里到4萬公里,我國只用了4年時間;

      到2005年僅僅18年,中國高速公路的發展走過了許多發達國家一般需要30~ 40年才能走完的路,創造了世界矚目的中國速度。

      瀝青發展趨勢展望

      從標準差距看發展趨勢

      科研成果的可持續性

      瀝青路面再生

      施工工藝創新需要的材料變化

      路面維護材料

      從國家公路建設規劃看發展趨勢

      將覆蓋10多億人口,直接服務范圍東部地區超過90%、中部地區達83%、西部地區近70%,覆蓋地區GDP占到全國總量的85%以上,人們將可以直接感受到高速公路運輸系統給生產、生活帶來的便利;

      將實現東部地區平均30分鐘上高速,中部地區平均1小時上高速,西部地區平均2小時上高速,從而大大提高全社會的機動性;

      連接全國所有的省會城市(含港、澳、臺三個特 殊地區)以及目前城鎮人口超過20萬的大中城市;

      連接全國所有重要的交通樞紐城市,包括鐵路樞紐50個、航空樞紐67個、公路樞紐140多個和水路樞紐50個;

      到2005年,國家高速公路網建成3.9萬公里,占 總里程的40%以上;

      到2007年,建成4.2萬公里,占總里程的近一半,全面完成“五縱七橫”國道主干線系統中的高速公路;

      到2010年,建成5.5萬公里,占總里程的60% ~ 65%。

      到2025年,全面完成高速公路網建設。

      從行業重點任務看發展趨勢

      石化行業重點任務:

      調整工業布局,形成與區域經濟相協調的基本布局;

      加強工業結構調整,不斷提高國際競爭力;

      進一步加強資源的優化配置,提高資源的利用率;

      不斷提高產品質量,滿足國內外市場需求。

      重交通道路瀝青(滿足需求量不斷增加):有效利用稠油資源,合理布局產業,生產重交通道路瀝青;

      改性瀝青(什么是改性、什么樣的改性瀝青好):概念界定,標準科學性和理性,主流技術;

      乳化瀝青(有效、可控):生產和施工結合,配方和工藝結合,透層油、粘層油、稀漿封層系列主流技術和施工方法。

      瀝青產品的技術生產任務

      公路建設任務:

      保障公路巨額國有資產安全和投資效益;

      發展循環經濟、環境友好和資源節約型交通;

      公路產業結構優化升級 。

      瀝青技術生產任務:

      保證質量,降低成本,增加市場份額;

      適應路面技術發展需要,引導市場消費;

      功能性、專用性產品。

      中國石油瀝青不同階段產品

      大慶原油生產道路瀝青,丙烷脫瀝青,錦西煉油廠。

      勝利原油生產道路瀝青,齊魯勝利煉油廠。

      單家寺稠油瀝青,勝華煉油廠(國產化)。

      國家七五攻關,克拉瑪依瀝青(國產化)。

      神州第一路,歡喜嶺混合稠油重交通道路瀝青。

      進口稠油混煉生產重交通道路瀝青,秦皇島、江陰、高富、勝華。

      小 結

      ●我國道路瀝青實行針入度分級體系,現行標準GB/T15180和SH0522, GB/T15180代表了世界較先進的水平,能夠實現對原料和生產工藝的約束;

      ●我國重交通道路瀝青的生產工藝與國外同類產品技術水平相當,從某種意義上講,我國對瀝青的研究較國外更深刻;

      ●我國改性瀝青實驗室研究結果達到了國內同類產品先進水平,但生產過程還存在經驗不足,生產重復性差等問題,但目前已經有較大的進展。


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