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结合国外使用情况,介绍了泡沫沥青冷再生技术;介绍了泡沫沥青的工作原理及性能指标;阐述了混合料配合比的优化过程,及注意事项;并结合国内研究提出了提高混合料水稳定性的建议关键词:泡沫沥青劈裂强度拌和水量抗疲劳性 0.引言 泡沫沥青冷再生技术近年在国内外日渐兴起
这项技术是利用沥青发泡技术将废弃的路面铣刨材料重新再生利用,并在压实力的作用下形成具有一定路用性能的路面结构层
它可以将废弃路面铣刨材料再生使用,变废为宝,从而达到保护环境、节约资源的作用;同时利用泡沫沥青冷再生技术可以将传统的路面结构改造成半柔性基层路面结构,从而优化路面组合形式,延长路面使用寿命
1.泡沫沥青原理 泡沫沥青又叫膨胀沥青,是将一定的冷水注入热沥青,使其体积发生膨胀,形成大量的沥青泡沫,短时间内沥青泡沫破裂
当泡沫沥青与集料接触时,沥青泡沫化为小颗粒,散布于细粒料(特别是粒径小于0.075mm)的表面,形成粘有大量沥青的细料填缝料,经拌和压实,这些细料能填充于湿冷的粗料之间的空隙中并形成类似砂浆的作用,使混合料达到稳定【1】
2.泡沫沥青的性能 目前主要采用膨胀率和半衰期2个指标对沥青发泡特性进行评价
膨胀率是指沥青发泡膨胀时达到的最大体积与泡沫完全消失时的体积之比,反映泡沫沥青的粘度大小
半衰期是指泡沫沥青从最大体积降到最大体积的一半需要的时间,以s计,反映泡沫沥青的稳定性
评价沥青发泡效果时,膨胀率和半衰期是两个密不可分的指标,最好的发泡效果应使两个值均比较大,而不能单独采用一个指标来控制
建议发泡沥青的膨胀率≥10倍,半衰期≥8 s【2】
3.泡沫沥青的配合比设计 3.1 材料的回收 研究表明,不同的铣刨速率对混合料的级配会有明显影响,推荐采用铣刨速率为6m/min或者8m/min的铣刨机,并对RAP材料进行筛分,并根据相关试验规范对材料进行检测
3.2 沥青用量 最佳沥青用量可通过间接拉伸试验来确定
制备不同沥青含量的泡沫沥青混合料试件(试件在最佳含水量下击实),在通风烘箱中养生3d,然后测试试件在浸水条件下的间接拉伸强度,选取试件在浸水条件下的最大间接拉伸强度对应的沥青用量作为最佳沥青用量
3.3拌和水量 Mobile公司以及Brennen等人的研究都提出泡沫沥青混合料最佳拌和用水量为待稳定材料“疏松点”所对应的含水量,即待稳定材料达到最大疏松体积时所含的水量,约为AASHTO修正击实法所得最佳含水量的70%~80%
Lee【3】通过研究建议采用标准AASHTO击实试验测定集料的最佳击实含水量OMC,并以OMC的65%~85%对应的含水量作为泡沫沥青混合料最佳拌和用水量
3.4 配合比设计的优化 我国学者在国外研究的基础上编制了JTG F41-2008《公路沥青路面再生技术规范》,分别按照粗、中、细给出了其范围
其中对细集料通过率要求较高,特别是对0.075mm筛孔通过率要求不低于5%
这一点很难在工程实践中达到,因此推荐和指导也就失去了应有的意义
所以有必要通过室内试验及工程应用情况,对泡沫沥青再生混合料的级配范围进行研究,降低细集料的部分用量,优化设计,以满足生产
4.混合料的性能 4.1水稳定性 我国尚无泡沫沥青再生混合料水稳定性评价指标,在实际工程中多参照国外经验,国外目前在评价泡沫沥青再生混合料水稳定性时的首要指标是该混合料试件的干、湿劈裂强度,以及两者的比值—干湿劈裂强度比(TSR)
由于国内不同研究者所选用沥青的不同,实验数据相差较大,研究认为可以从以下几个方面着手提高混合料的水稳定性【4-7】
(1)适量的拌和水量
拌和用水量是影响泡沫沥青再生混合料压实的首要因素,适量的拌和用水量能够使得混合料较容易达到工程要求的压实度,从而提高强度和水稳定性能
(2)保证原材料中的细料数量
泡沫沥青裹覆细集料颗粒,形成沥青胶浆,并在碾压过程中,将集料颗粒以“点焊”的方式粘结在一起,形成初期强度
(3)适量的沥青
泡沫沥青用量不足,部分细集料就不能被沥青充分裹覆,导致混合料的粘结力不足;泡沫沥青用量太多,过多的沥青分散于集料之间,形成润滑作用,也会导致混合料粘结力的下降
只有当沥青用量为该级配的最佳沥青用量时,才能够达到最佳粘结效果,达到强度的峰值
(4)添加一定量的活性材料
目前较多的做法是添加水泥
研究表明,其主要作用是改善材料的水稳定性
但必须考虑较高的水泥掺量可能会引起混合料脆性的增加、抗疲劳性能的降低和干缩、温缩变形的增大等负面作用,因此要限制水泥用量
目前建议的水泥掺量在1.5%~2.5%
4.2抗疲劳性 研究认为泡沫沥青再生混合料的疲劳性能差于热拌沥青混合料,但高于乳化沥青处治的优质集料
对不同类型的沥青路面旧料而言,旧料性质不同对泡沫沥青再生混合料的疲劳性能具有一定影响
5.养护与施工 将混合料按规范要求拌和并制成标准试件,试件击实后在室温下养生24h后脱模,再置于40℃的通风烘箱中进一步养生72h,之后进行相应实验
再生施工完成后,尽快安排压路机静压1遍,然后平地机进行整平,以达到平整度要求
整平结束后,使用振动压路机振压3~4遍,三轮压路机静压2~3遍,胶轮压路机终压2~3遍
终压结束后,建议3~5天后开放交通
6.小结 泡沫沥青冷再生技术在工程中的应用,缩短了工期,减少了资源的浪费和环境的破坏,具有巨大的经济效益、环境效益和社会效益
不过目前该技术在我国还处于探索阶段,在强调可持续发展的今天,进一步研究泡沫沥青冷再生技术,对我国公路的建设发展具有重要的意义
参考文献: 【1】王大治.泡沫沥青冷再生技术在公路建设中的应用【J】.北方交通.2009 【2】王德群,吴景,海崔巍.泡沫沥青再生混凝土柔性基层成套技术研究【J】.天津建设科技.2009 【3】Lee.H.Kim.Y.Development of a Mix Design Process for Cold In-Place Rehabilitation Using Foamed Asphalt 【M】. Iowa Department of Transportation, 2003 【4】粟关裔,李立寒,王太鑫.泡沫沥青再生混合料水稳定性的试验研究【J】.石油沥青.2008.4 【5】拾方治,孙大权,罗芳艳,吕伟民,朱良镨.泡沫沥青混合料物理力学特性的试验研究【J】.公路.2004.5 【6】武志南,梁满杰,敬超.泡沫沥青冷再生基层力学性能的试验研究.黑龙江交通科技【J】.2008年第一期 【7】兰承雄,王泽民,盛兴跃,文海,郭银涛.泡沫沥青冷再生半柔性基层性能研究.重庆大学交通学报【J】.2008.11 智能建筑的标准及设计规范制订的 重要性,变送器(传感器)及执行器选择的原则等 问题
〖关键词〗 智能建筑 标准 设计规范 变送器 执行器 智能建筑最近几年在我国 发展 很快
许多公共设施,高层建筑,甚至住宅小区都要求智能化,智能建筑热就要到来或已经到来
任何新事物刚一出现人们都有一个认识过程,一旦被人们认识了,很快就会引起一股热潮,但有热就会有冷,当热过了头的时候就要适当冷一点,否则会象人一样热过了头就会生病
一、我国智能建筑概况 我国智能建筑开始于80年后期与90年代初, 1991年曾派人去当时瑞士能德公司(后改名为兰吉尔公司,是西门子楼字 科技 之金属公司,其楼字自控系统S600品牌为兰吉尔·驷法)进行了技术培训与 学习
随后便与该公司联合在国内推广楼字自动化系统(BAS)
1991年开始,我国建成不少智能建筑,但根据有关资料介绍,我国已建成的智能建筑有70%以上运行不正常,上述比例是否正确没有去 分析 过,但根据工作中接触的情况看,至今见到的运行正常,真正达到智能建筑标准的确实为数不多
造成投资浪费现象惊人
国家已经发现了再这样下去会造成更大的浪费,因此成立了智能建筑专家委员会,开始着手编制有关标准与设计规定,对智能建筑系统集成商进行资质审定工作
智能建筑运行不正常,可分为以下几种情况:最严重的是系统处于停运状态,这种项目大都建于90年代初期,通过代理商订货,调试,验收及培训工作不完善,后期服务无法保证,出现问题找不到原订货商,找到了费用也很高;另一种情况是系统仍在运行,但只能进行显示与手动控制,这种情况比较多,部分自动控制能正常投入的项目不太多,达到自动控制全部投入运行,实现 经济 运行的工程确实不多,只有在近几年来人们注意了对供货商或代理商资质的审查,并对设计、调试、验收、培训及后期服务在合同中都作了明确规定之后,情况大有好转
造成大量智能建筑不能正常运行的原因是多方面的,有些是对智能建筑定义认识不正确,有些是设计上的原因,有些是供货商的原因,有些是施工单位的原因
需要进行认真 分析, 总结 经验,不断改进
由于人们对智能建筑的定义认识不正确 应该是实际上也不是的智能建筑也称为智能建筑去宣传到现场参观以后,当然就会对智能建筑产生误解这不仅有损于智能建筑,当然就会对智能建筑运行情况发挥经济效益与 社会 效益的调查形成误导
电气施工图设计不完善也是智能建筑不能正常投入运行的一个重要原因,智能建筑中所涉及到的办公自动化系绞(OAS)通信自动化系统(CAS)与楼宇自动化系线(BAS)都是当前世界上的先进技术,设计单位很难一下掌握,熟悉起来要有一个过程,设计单位对选用系统不熟悉,施工图设计就相当困难,对每个系绞应包括那些 内容 ,人家都有分歧,因此3A之后,又出现5A,把本来己经包括在楼宇自动化系统(BAS)中的消防自动化系统(FAs)与保安自动化系统(SAS)单独分出来
在国外楼宇自动化系统(BAS),当然应包括消防自动化系统(SAS)与保安自动化系统(FAS)
国内由于消防部门的要求,消防自动化系统(SAS)要单独设计,否则有关部门无法审批通过
办公自动化系统(OAS)与通信自动化系统(CAS)也要求由设计单位来完成设计
这两个系统施工图设计与产品的关系比较密切,各个厂家的产品在网结结构、产品功能及价格上判别也比较,施工图设计如果定了某一家产品,随着建设周期的拖延,资金的变化等原因,很难按设计图纸进行订货,订货一旦有变化,设计就要变化,所以办公自动化系统(OAS)与通信自动化系统(CAS)施工图设计只能作到综合布线,并提出一个概算,由于设计上认识的不统一,加上一个工程设备订货往往变化多次,这也是造成智能建筑不能正常运行, 影响 基本经济效益与社会效益的正常发挥的一个重要原因
供货商及其产品质量也是 影响 智能建筑正常运行的一个重要因素,运行不正常,不能发挥其 经济 效益,造成投资浪费大都指楼宇自动化系统(BAS),因为楼宁自动化系统(BAS)运行不正常往往是无法保证自动控制正常投入运行,或者无法实现工况目动转换,以有效利用室外新风来节约能源,显示部分一般都能保证正常运行,由于不直接影响工作,就引不起业主的高度重视
国内智能建筑中所选用的楼宇自动化系统(BAS)基本都是国外产品,而且以兰吉尔、江森与霍尼威尔三大公司的产品为主
国外楼宇自动化系统(BAS)的供货都是从敏感元件、执行机构、阀门、变送器、现场控制站(子站)、 网络 服务器及所有软件成套供货,其产品质量是完全可以保证的,但国外供货商在现场调试,人员培训,后期服务等方面不能保证,特别在与甲方及施工单位配合上更难做好
设备到货,有些安装调试一结束,再进行联系就相当困难,后期服务费用甲方难以承受,这样就严重影响了楼宇自动化系统(BAS)的正常运行
现场调试及后期务 问题 最近几年也引起了国外公司的重视,他们有的在国内寻找代理商或合作伙伴,有的办事处也开始配备这方面的人员,开始承接工程并负责现场调试与后期服务
所以最近几年智能建筑的楼宇自动化系统(BAS)正常投运率提高了很多
施工单位的技术力量以及对国外产品的熟悉程度,也直接影响到楼宇自动化系统(BAS)的正常进行
接线错误,特别是因电源线与信号线接错,或地线接错引起设备损坏的现象时有发生
施工质量保证不了,接线混乱给现场调试及系统投运造成的影响是非常大的,所以有些供货商在签订合同时往往希望从工程安装开始承包,事实证明这种办法能够有效保证现场调试与系统的正常投运
但甲方能否接受,施工单位能否同意就很难保证
二、智能建筑标准的制定 智能建筑中楼宇自动化系统(BAS)正常投运率低,造成投资与能源的大量浪费,己引起政府有关部门的重视,专门成立了智能化系统工程设计专家工作委员会,该委员会作为建设部勘筹设计司的顾问,参谋和助手,协助设计司开展工作,其中一项任务是协助政府制定有关标准、规范与行业法规
智能化建筑设计标准如何制定,制定之后如何招待是一个值得探讨的问题
标准制订出来,大家就要执行,如果标准制定的不合理,制定出来以后大家都不去认真执行也就失去了制定标准的意义
有些设计单位结合多年设计工作中的经验,制订了一个智能建筑设计标准,当地政府还发了文件要求本地区参照执行;这种积极性是值得 学习 的,但标准出来之后,也引起了许多不同看法
分析 其原因主要是大家对智能建筑及其标准的制定理解与认识上差异较大
市场经济情况下标准如何制订,制订出来以后又如何去执行,这都是一个新问题,有些专家建议标准按建筑面积制定,有些专家建议按行业划分来制定,有些专家建议按地区划分来制定,这些都需要由专家去论证,按建筑面积去制定,建筑面积达不到,但投资允许,实际使用又需要,就不能按标准去设计与施工,建成以后再改造如果按行业划分,那么多的省委大楼,市委大楼能否按标准去设计与建设值得讨论,按地区划分来制定问题就更大了,作为论文发表出来,让大家进行分析讨论是完全可以的,作为一个政府部门制定出来的标准规定什么地区可以建什么标准的智能化建筑,什么地区不能建什么标准的智能化建筑,可能就不太合适
所以智能化建筑标准的制定如何适应市场经济的 发展 要引起标准制定者的高度重视
三、智能化建筑设计规范的制定 设计规范在设计中起到 法律 的作用,国家制定的设计规范实际上就是建设单位与设计单位必须遵守的法规
安全性在智能化建筑中的位置是非常重要的,没有安全性,舒适性和使用性都无法保证
安全性包括人身安全与设备安全
智能化建筑人员集中,设备昂贵,安全性就尤为重要,所以智能化建筑必须严格遵守设计规范,所以大家都希望智能化建筑的设计规范早日制定
但仔细分析一下智能化建筑的设计规范如何制定,制定出来又如何执行都存在不少问题
就这个问题曾经拜访过国内制定电气专业有关设计规范编制的专家学者,他们介绍,设计规范一般都按专业制定,它要求各种类型的建筑物都要遵守,国外还没有类似的智能化建筑的设计规范供 参考
对电气专业来讲,国家颁布了许多规范,如35~110KV变电所设计规范(GB50059-92)
10KV及以下变电所设计规范(GB50053-94),低压配电设计规范(GB50057-95),建筑物防雷设计规范(GB50057-94), 工业 与民用电力装置的接地设计规范(GBJ65-83) 电子 计算 机房设计规范(GB500174-93),工业计算机监控系统抗干扰技术规范(CECS81:96),建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范(修订本) (CECS72:97)以及消防设计规范等
智能建筑物的电气设计首先要遵守上述规范,不需要组织人力再去专门为智能化建筑制定一个专用的设计规范,否则一旦两个规范出现不统一,或设计施工与验收人员理解不一致,就会给建设工作造成混乱
智能建筑必须遵守国家有关规范与法规,当然智能化建筑是一门技术先进的新的学科,人们应当集中讨论与 研究 分析 一下国家有关规范与法规不能满足智能建筑的要求,然后再对国家有关规范与法规进行补充或修订,是否需要再单独编制一篇规范,要认真论证
工作实践发现在计算机 网络 系统及计算机控制系统的安全防护方面,国家有关规范规定还不明确,而这方面的 问题 对智能化建筑的运行 影响 还比较大,轻则影响系统稳定运行,重则损坏吕贵的计算机系统,造成投资的重大损失,有时还破坏系统的数据,对大型网络系统,数据破坏带来的损失更为严重
在35~110KV变电所设计规范(GB50059-92),10KV及以下变电所设计规范(GB50053-94),低压配电设计规范(GB50054-95)及建筑物防雷设计规范(GB50057-94)中对过电压安全防护都作了一些规定,人们可以分析研究一下这些规定可否满足智能化建筑的要求,满足不了时,可进行修改或补充,特别是对低压配电设计规范(GB50054-95)进行补充或修改比较合适
在进行修改时,应注意到现在有些连接件或电子元器件本身已经有了能防止15KV过电压冲击的功能,电压防护等级已经很高,但能量吸收方面能否满足要求,还要和有关配电设计规范进行协调
接地系统设计一直是困扰着计算机控制与网络系统以及通信系统的一个较重要的问题,这方面由于专业不同,看问题的角度就不同,认识也就很难统一
所以在工业与民用电力装置的臻地设计规范(GBJ65-83)制定时,没有明确计算机控制系统与通信系统的接地要求,严格讲计算机控制与网络系统,以及通信系统接地设计也属电气接地设计范畴,在安全接地方面也必须遵守国家规定的工业与民用电力装置的接地设计规范(GBJ65-83)
计算机控制与网络系统,以及通信系统本身地如何接,工业与民用电力装置的接地设计规范(GBJ65-83)就没有专题进行论述
我们也曾拜访过编制该规范的有关专家,双方还进行过讨论,结论是当时没有计算机专业的专家参加编制工作,国外虽然有些规范可以 参考 ,对有些问题的认识与理解还不能统一,现在看来有必要进行补充或修订
当前在计算机控制或网络系统,以及通信系统的接地上还有一定分歧,其他线除保护接地外,还分为系统地、现场地、逻辑地、数字地、模拟地、信号地等,这么多种地线,有无重复,要由该专业方面的专家去认真分析研究,取得统一之后,才能对其如何接地作出合理的规定
接地方式有的提出要单独接地,但国家有关规范提出集中一点联合接地,这就发生了矛盾,接地电阻有的提出要求小于1Ω,有的要求小于2Ω,国家有关规范规定要求小子4Ω,这里也发生了矛盾,工作实践中曾遇到过有些计算机控制系统要求接地电阻小于0.5Ω(多见于国内计算机控制系统)
国外的计算机控制系统的接地电阻要求各个厂家也不统一,有的要求2Ω,有的要求4Ω,还有的要求10Ω,但没有遇到过小于1Ω的要求
分析其原因主要与计算机控制系统本身的硬件设计,产品加工制造质量有关,硬件设计越先进,产品加工质量越高,对接地电阻的要求就不那么小
四、结束语 现在国内智能化建筑选用的设备大部分都从国外进口
但近几年来我国 计算 机系统技术水平与产品质量提高的也非常快,完全可以满足一些中小型智能化建筑的使用要求,造价比国外同类系统低很多
国内有些公司与大专院校也开发出国产的楼字自动化系统,但由于敏感元件、执行机构、阀门与变送器等没有形成配套开发与生产,给国产楼字自动化系统(BAS)的推广与 应用 造成较大 影响 ,希望能引起政府有关部门与专家工作委员会的足够重视,给予大胆而必要的扶持
为了降低工程造价,我们在一些 工业 生产的空调系统中,敏感元件、执行机构
阀门与变送器选用国外产品,计算机系统自己开发,运行实践·证明这一方案不仅可节约投资,减少外汇使用,在实际应用中我们自己开发的计算机系统的软件更适合于值班人员使用,而且可以合理地实现空调系统各种运行工况的自动转换,对于温湿度控制精度要求高的工业生产空调系统,更应选用国内开发的计算机控制系统
温度控制精度要求±1℃或±0.5℃,湿度控制精度要求士3%以内时,现场调试周期长,现场各种干扰影响也比较大,这时就要优先考虑选用国内开发的计算机系统,以便通过软件的控制水平来满足温湿度控制的要求
在国内楼宇自动化系统(BAS)还没有从敏感元件开始形成配套生产之前,可以采取过渡的办法,敏感元件、执行机,阀门、变送器选用或部分选用国外产品,计算机控制系统选用国内开发的产品,对于一些中小型智能化建筑是完全可行的,这就需要大家都来支持,为楼宇自动化系统(BAS)早日实现国产化生产作出应有的贡献
央企信托-18号重庆标债