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1、華北油田QC小組活動成果【QC成果】提高公路路面瀝青混凝土強度、降低瀝青消耗 目錄一、小組概況2二、課題選擇及目標設定4三、現(xiàn)狀調(diào)查5四、原因分析11五、主要結論和目標12六、鞏固措施和下一步計劃15一、小組概況小組自2010年成立，人員主要是工程技術服務處試驗檢測站和工程一處的員工。工作涵蓋了我公司的產(chǎn)品質(zhì)量的檢測和試驗。小組自成立以來，在“優(yōu)化配合比設計、降低瀝青消耗、提高瀝青混凝土強度”這個課題方面進行了活動和研究。為了提高工程質(zhì)量、提升經(jīng)濟效益，我們小組成員通力合作，集思廣益，取得了可喜的成績。2012年10月我們的彩色瀝青混凝土路面技術應用項目，榮獲中國石油華北油田公司“精細與創(chuàng)新-2、第七屆青年科技成果報告會”三等獎。表1:小組簡介 小組名稱：成立時間：2010年3月注冊編號：1001本次活動時間：2013.3.12013.11.30組 長： 活動次數(shù)：10次顧問： 小組類型：現(xiàn)場型QC教育時間：60小時/人 制表人：萬梅 表2:小組成員狀況簡介 職務職務姓名學歷性別年齡現(xiàn)在崗位1組長試驗檢測中心主任2組員工程技術服務處主任3組員工程師4組員工程師5組員助理工程師6組員助理工程師7組員助理工程師8組員助理工程師9組員工程一處主任10組員技術員11組員助理工程師制表人： 二、課題選擇及目標設定1、瀝青含量與路用性能：瀝青含量的大小，是控制瀝青混凝土的重要指標，如果瀝青含油量大3、，瀝青路面容易產(chǎn)生車轍、擁包、搓板、泛油等現(xiàn)象。例如:2002年我們修的北站路紅綠燈停車交叉路口，就是因為瀝青混合料的瀝青用量偏高或細料偏多，造成路面的車轍、擁包等現(xiàn)象。如果瀝青含量小，瀝青路面容易出現(xiàn)松散、坑槽等現(xiàn)象。例如：2006年采油三廠光明路也出現(xiàn)了松散、坑槽。確定瀝青混合料的瀝青含量從本質(zhì)上講是設計一個合理的瀝青膜厚度。通常認為，混合料中有效瀝青的膜太薄固然不行，但太厚了將使游離的自由瀝青太多，成為集料產(chǎn)生相對位移的潤滑劑。瀝青混合料中瀝青的用量，對瀝青混合料的路用性能影響非常大，當瀝青用量很少時，瀝青不足以形成結構瀝青的薄膜來黏結礦料顆粒，隨著瀝青用量的增加，結構瀝青逐漸形成，使瀝4、青與礦料之間的黏附力隨著瀝青用量的增加而增加；當瀝青用量足以形成薄膜并充分黏附在礦粉顆粒表面時，瀝青膠漿具有最高的黏附力，隨后，如果瀝青用量過多，逐漸將礦粉顆粒推開，在顆粒間形成未與礦粉交互作用的“自由瀝青”，則瀝青膠漿的黏結力隨著自由瀝青的增加而降低。當瀝青用量增加到某一用量時，瀝青混合料的黏結力主要取決于自由瀝青，隨著瀝青用量的增加，瀝青不僅起著黏結劑的作用，而且起著潤滑劑的作用，從而降低了粗集料的相互密排作用，也就減少了瀝青混合料的內(nèi)摩擦角。因此，瀝青用量應控制在一個合理的范圍內(nèi)，最佳瀝青用量是配合比設計中的一項重要工作。2、對于半剛性路面而言，如果基層未發(fā)生破壞，那么車轍都是在瀝青混凝5、土面層上產(chǎn)生的。而路面面層高溫穩(wěn)定性差的主要原因有如下幾個方面：瀝青混凝土含油量過高，瀝青對溫度的敏感性高，粗集料偏少或破碎面少導致嵌鎖力下降，細集料中河砂用量過多，瀝青混凝土壓實度滿足不了要求等等都會影響瀝青混凝土面層的質(zhì)量。瀝青混合料配合比設計，是路面施工的關鍵。必須考慮諸多因素。今年的瀝青混合料配合比設計。我們改變了以往的配合比設計。響應華北油田科技創(chuàng)新，堅持低碳發(fā)展，踐行精細化管理，走出了一條有華北油田特色的科學發(fā)展之路。首先工程技術服務處，在總結歷年施工經(jīng)驗的基礎上，從瀝青混合料配合比設計下手，適當調(diào)整瀝青混合料瀝青含量，按“經(jīng)濟、適用”原則作了適當?shù)恼{(diào)整，調(diào)高了碎石骨料的用量，降低6、了細集料用量，不僅提高了瀝青混合料的強度，還節(jié)約了瀝青用量。三、現(xiàn)狀調(diào)查1、馬歇爾穩(wěn)定度試驗：我國規(guī)范規(guī)定用馬歇爾試驗方法確定瀝青用量。根據(jù)當?shù)氐膶嵺`經(jīng)驗選擇適宜的瀝青用量，分別制作幾組級配的馬歇爾試件，測定VMA，初選一組滿足或接近設計要求的級配作為設計級配。瀝青混合料中瀝青用量表示方法有油石比和瀝青含量兩種。本試驗依據(jù)為JTG E20-2011瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗，采用標準擊實法制作瀝青混合料試件，供實驗室進行瀝青混合料物理力學性質(zhì)試驗使用。以下是2009年至2013年馬歇爾穩(wěn)定度試驗結果：2、車轍是指在路面上車輛集中通過的位置沿道路縱向產(chǎn)生的帶狀凹槽。在一個行車道上它總是成雙出現(xiàn)，7、使路表呈現(xiàn)凹陷，如W形狀。車轍是高速公路瀝青路面的一種主要病害，是導致路面破壞的主要原因。隨著我國高等級公路建設的迅猛發(fā)展，交通量、車輛荷載的不斷增大和車輛行駛的渠道化，車轍病害有進一步加劇的趨勢，為此，必須給予充分的關注。在影響瀝青混合料高溫性能的所有因素中，油石比是一個重要的影響指標。我們通過對兩種級配類型（AC-16C、AC-13C）進行的大量車轍試驗，分析不同油石比對瀝青混合料高溫車轍的影響。（1） 級配選用：研究表明夏季高溫車轍主要發(fā)生在上、中面層，所以我們一般采用兩種級配類型：AC-13C和AC-16C并在每種級配中采用三種級配曲線走向進行車轍試驗。瀝青采用重交通70號瀝青。其級配8、曲線走向圖見圖1、圖2。圖1 AC-16C級配曲線圖 圖2 AC-13C級配曲線圖（2） 車轍試驗結果：按上述采用的級配1、2、3分別成型不同油石比車轍板試件并采用自動車轍儀，按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTG E20-2011）進行試驗，試驗結果見表1、表2。表1 AC-16 車轍試驗結果AC-16油石比（%）變形1變形2動穩(wěn)定度DS（次/mm）級配13.51.7651.8934921.94.51.4111.5175943.4 5.51.7721.9733134.3 級配23.81.0331.09610000.0 4.81.0061.0749264.7 5.81.2641.34879、500.0 級配33.81.1861.2638181.8 4.51.3841.4945727.3 5.51.8632.2861400.0 表2 AC-13 車轍試驗結果AC-13油石比（%）變形1變形2動穩(wěn)定度DS（次/mm）級配13.81.4141.494 7875.0 4.81.1631.240 8181.8 5.81.6961.839 4405.6 級配23.90.9491.013 9843.8 4.91.2211.296 8400.0 5.91.5491.658 5779.8 級配34.51.2461.313 9403.0 5.51.6091.719 5727.3 6.51.7621.10、917 4064.5 為了更直觀的發(fā)現(xiàn)動穩(wěn)定DS的變化規(guī)律，將其用圖表的形式表現(xiàn)出來，見圖3-圖8。從表1、表2和圖3-圖8可以看出，瀝青用量對混合料的抗車轍能力有極為明顯的影響。隨著瀝青用量的不斷增大瀝青混合料抵抗車轍變形能力逐漸降低。只有級配1出現(xiàn)一次增大的情況。可能與瀝青含量過低及級配有關。因此，適當減少瀝青用量，加大壓實功，使混合料充分嵌擠，不留下大的空隙率是提高瀝青路面高穩(wěn)定性能的重要措施。通過馬歇爾試驗確定出各級配曲線的最佳瀝青用量，AC-16級配1、2、3的最佳油石比分別為4.3%、4.7%、4.9%；AC-13級配1、2、3的最佳油石比分別為4.7%、5.1%、5.6%。然后在11、最佳油石比下進行了車轍試驗，其結果如表3所示。四、原因分析從表3及圖3-8中可以看出，隨著瀝青用量的不斷增大，車轍動穩(wěn)定度不斷降低，混合料抵抗車轍變形的能力明顯減少，這表明，在瀝青混合料組成中，瀝青用量對混合料的抗車轍能力有極為顯著的影響。其主要原因是由瀝青性質(zhì)決定的，瀝青用量較少時，瀝青混合料具有較高的勁度，隨著瀝青用量的增加，自由瀝青相對比例逐漸增大，瀝青混合料勁度隨之降低。從試驗結果中可以發(fā)現(xiàn)，單從高溫車轍方面考慮，在最佳瀝青用量下混合料抵抗車轍變形的能力并不是最好的，這是因為最佳瀝青用量的確定是綜合各方面的因素設計出來的，高溫性能僅僅是其中一個方面，此外，在實際的路面施工中，還要考慮路12、面的水穩(wěn)性能、疲勞破壞性能以及耐老化性能等多方面的指標。其次，瀝青路面的破壞并不是完全由于高溫性能不足引起的，因此，不能單一地只考慮某一方面的因素來確定最佳瀝青瀝青用量，而是要使混合料的綜合性能達到最佳。因此適當減少瀝青用量，加大壓實功，使混合料充分嵌擠，不留下大的空隙率是提高瀝青路面高穩(wěn)定性的重要措施，尤其是對超載車和重載車特別多的路段，更是如此。五、主要結論和目標1、對同一種級配曲線而言，隨著瀝青用量的不斷增大，動穩(wěn)定度總體的變化趨勢是減少的，抵抗車轍變形的能力也隨之減弱。但并不是說，瀝青用量越小，其抵抗車轍的變形能力也就越好。2、由于油石比對瀝青混合料抗車轍性能有明顯的影響，在夏季炎熱的13、高溫地區(qū)，在配合比設計得出的最佳瀝青用量OAC的基礎上，以減少0.3%之后的瀝青用量作為設計瀝青用量往往是適宜的。3、最佳瀝青用量是使混合料各方面性能達到最優(yōu)的瀝青用量，并不是抵抗高溫車轍變形能力最佳的瀝青用量，因此，單從高溫方面來考慮，最佳瀝青用量并不是最理想的瀝青用量，而是要低于這個用量。4、施工時嚴格控制瀝青用量對控制瀝青混凝土的質(zhì)量有極為重要的意義，我們要用科學的手段和精密的儀器，為公司拌和站的生產(chǎn)提供可靠的試驗數(shù)據(jù)。 5、在2009以后幾年里，我們加強精細管理、促進管理提升，持續(xù)強化技術改進，不斷調(diào)整級配和瀝青用量，使瀝青混合料的綜合性能達到最佳。按瀝青占混合料節(jié)約0.2個百分點計算14、，每年生產(chǎn)1萬噸瀝青混凝土節(jié)約瀝青成本20萬元，2013年路橋公司生產(chǎn)了4萬噸的瀝青混凝土，節(jié)約瀝青成本80萬元。通過這些年調(diào)整配合比和瀝青用量，既保證質(zhì)量，又節(jié)約了能源，降低了成本，實現(xiàn)了管理創(chuàng)新和節(jié)能降耗。 6、提高瀝青混凝土強度。在2013年油田礦區(qū)“五路一環(huán)”道路工程施工中，采用了優(yōu)化的瀝青混凝土配合比設計，并取得了較好的成效。六、鞏固措施和下一步計劃我們的QC小組活動，一貫以“持之以恒”作為活動原則。為鞏固這次活動成果，我們決定：1、在明年的QC小組活動中，繼續(xù)鞏固今年的活動成果，為公司拌和站提供可靠的、科學的試驗數(shù)據(jù)；2、對小組成員加強質(zhì)量教育。質(zhì)量教育可以使QC小組成員提高質(zhì)量意15、識，充分認識到產(chǎn)品質(zhì)量的重要性，增強參與意識，更加自覺地參加QC小組活動；3、圍繞企業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略、方針目標和現(xiàn)場存在的問題，以改進質(zhì)量、降低消耗，提高人的素質(zhì)和經(jīng)濟效益為目的，運用質(zhì)量管理的理論和方法開展更多的QC活動。通過這次qc，我們深刻認識到科學技術是精細化管理，節(jié)能減排的強有力保障。在2008年前，我們?nèi)狈艿臋z測儀器，級配等設計更多是靠經(jīng)驗，屬于粗放式。自2009年購入了燃燒法油石比測定儀，使得我們可以精確測定瀝青混凝土中的瀝青用量，近幾年通過大量試驗，使得瀝青混凝土油石比逐年下降，趨于最佳。不但節(jié)約了瀝青成本，提高了經(jīng)濟效益，而且節(jié)約了能源，減少了污染排放。這也是我們切實落實集團公司精細化管理，節(jié)能減排的具體措施。