深度理解客户快速反应用产品和服务打动客户万里路桥集团全国合作伙伴项目分享会

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颟仲
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1 振动搅拌耐久型水泥稳定碎石技术中国应用数据解析张良奇院长万里路桥集团西安德通振动搅拌工程研究院

2 目录振动搅拌耐久型路面基层技术概念质量技术指标体系构成与解析成果数据来源振动搅拌机理解析存在问题及深度研究

3 振动搅拌耐久型路面基层技术概念是指基于振动搅拌革命性提升基层混合料微观均匀性核心技术的重大突破, 充分挖掘和释放振动搅拌技术核心技术优势, 建立与之相适应的原材料选择与配合比优化搅拌运输摊铺碾压养生及评价等系列路面基层的设计施工成套技术

4 质量技术指标体系构成与解析

5 振动搅拌耐久型路面基层技术关键指标体系 1. 7 天取芯无侧限抗压强度平均值不小于 6Mpa; 2. 7 天取芯无侧限抗压强度变异系数不大于 12%; 3. 水泥剂量 2.0~3.5%; 4. 7 天取芯强度芯样 100% 完整, 不允许出现断根现象 ; 截取靠近底端部分进行无侧限抗压强度试验 ; 5. 交工通车经历一次冬季收缩, 路面反射贯通裂缝间距大于 300 米 ( 不同地区有差异 )

6 振动搅拌耐久型路面基层技术关键指标解析一 :7 天取芯无侧限抗压强度平均值不小于 6Mpa 1. 公路沥青路面设计规范 (JTG D ) 结构层层底拉应力模量范围 (3000~4200Mpa); 2. 抗压回弹模量平均值与无侧限抗压强度关系 : a) 新细则实施手册 P31~P36 有详细说明 ; b) Ec=0.275Sc 1.57 摘自吕松涛养生期水泥稳定碎石强度模量及疲劳损伤特性 3. 考虑实际施工作业过程中最不利因素 ( 下一个结构层施工养生 7~28 天, 即进行上一层结构层施工, 混合料运输载重车辆及施工机械已经开始对结构层进行破坏 )

7 振动搅拌耐久型路面基层技术关键指标解析二 :7 天无侧限抗压强度变异系数不大于 12% 1. 为什么要提出强度变异系数指标要求? 2. 为什么是 12%? 传统水泥稳定碎石基层施工,7 天取芯强度变异系数一般在 20% 以上, 使用双拌缸技术的水泥稳定碎石基层 7 天取芯强度变异系数在 17% 左右, 使用振动搅拌技术的基层取芯强度变异系数在 7% 左右, 考虑到全国各地材料气候施工技术管控水平差异, 强度变异系数设计为不大于 12% 3. 混合料配比细集料用量对变异系数的影响

8 振动搅拌耐久型路面基层技术关键指标解析三 : 水泥剂量 2.0~3.5% 底基层 :2.0~3.0% 基层 :2.5~3.5%

9 辽宁沈营线试验路数据桩号区间段落长度 (m) 水泥剂量 (%) 7d 无侧限抗压强度 (MPa) 7d 劈裂强度 (MPa) K K K K K K K K

10 辽宁省抚顺平桓线 2016 年 7 月 15 日完成试验路施工 7d 无侧限抗压强度达到 5.8MPa 水泥用量 :2.0% 变异系数 :6.9%

11 振动搅拌耐久型路面基层技术关键指标解析四 : 7 天取芯强度芯样 100% 完整, 不允许出现断根现象 ; 截取靠近底端部分进行无侧限抗压强度试验, 获取数据 ( 基层表面过度压实质量隐患及应对探索 )

12 振动搅拌耐久型路面基层技术关键指标解析五 : 交工通车经历一次冬季收缩, 路面反射贯通裂缝间距大于 300 米 1. 为什么是提出贯通裂缝间距指标? 2. 反射裂缝与沥青路面结构层厚度关系? 3. 沥青路面自身裂缝成因及数量待解析

13 成果数据来源全国各地典型应用工程

14 全国各地典型应用工程项目名称施工单位施工日期水泥剂量强度均值典型特征 S103 线禹州南环至襄城南环段六标许昌广莅公司 % 17.9 天然砂, 添加粉煤灰 G107 线驻马店境改建项目 G107SQS2 标 S248 线南召县乔分段公路 S248NZ-1 标驻马店公路一分公司南召通达公路 % 7.1 石屑, 不添加粉煤灰砂砾石国道 212 线大修项目 ( 四川阆中境 ) 京疆高速公路甘肃白明五标 G304 沈彰开发大道改扩建工程项目四川阆中天马道桥 3.30% 5.9 河卵石甘肃路桥建设集团 % 宽幅大厚度摊铺辽宁五洲公路 % 11.9 粉煤灰, 寒冷地区

15 全国各地典型应用工程项目名称施工单位施工日期水泥剂量强度均值典型特征 S237 东环至鄢陵段大修工程 4 标万里路桥集团 % 铣刨料冷再生省道 S229 三原线大修工程新乡市路翔公司 % 4.5 铣刨料冷再生江西省安定高速 BP1 标段沈阳市政集团 % 7.3 双拌缸平均强度 5.9 东乡至昌傅高速公路新建工程 CP3 标江西省铜鼓至万载新建高速公路 P1 标段津浦路改造二期及牛港湾区疏港大道工程江西赣粤高速 % 4.5 变异系数 6.3% 江西交工集团公司 % 5.3 常规配合比中建五局 % 7.2 常规施工, 级配不精确

16 全国各地典型应用客户许昌公路系统河南 ( 黑龙江 ) 杨国志黑龙江新乡市路翔交通河南哈尔滨市公路公司黑龙江 ( 开封 ) 郭玉林河南黑龙江龙建路桥一公司黑龙江 ( 开封 ) 倪庆斌河南黑龙江龙江路桥四公司黑龙江安阳市公路局河南黑龙江农垦建工路桥公司黑龙江河南和顺通建材公司河南龙建龙桥股份有限公司黑龙江河南万通路桥河南中建五局公司湖南洛阳市远博路桥河南沈阳市政集团吉林南召通达公路河南江苏金坛市政公司江苏三门峡昌通路桥河南江西赣粤高速公司江西中交一公局三公司重庆重庆交通建设 ( 集团 ) 有限责任公司重庆许昌腾飞建设工程集团有限公司河南禹州市源辰建材有限公司河南

17 全国各地典型应用客户万里路桥集团工程公司河南江西交工集团公司江西许昌广莅公路河南辽宁五洲公路公司辽宁长葛市公路局河南内蒙古路兴工程机械公司内蒙古驻马店公路二分公司河南青州市圣洁环保设备公司山东驻马店公路五分公司河南山东昌隆公路公司山东驻马店公路一分公司河南山东格瑞特公路公司山东甘肃路桥建设集团甘肃山东恒通公路山东中交路桥华南公司广东阆中市固源建材公司四川广西正路机械公司广西四川阆中天马道桥四川贵州公路工程集团贵州杭州溯源工程机械公司浙江河北建工集团公司河北宁波交工集团浙江河北路桥集团河北郎溪杰盛环化设备公司安徽许昌市伟恒公路工程有限公司河南黑龙江畅捷桥梁隧道工程有限公司黑龙江

18 全国各地应用项目 1 新乡市西环路城市道路拓宽改造 11 山东省 S213 蓬水线莱阳境项目 2 洛阳新安 310 国道改扩建工程 12 滨州市 S247 乐胡线改建项目 3 国道 107 线驻马店境改建项目 13 黑大公路拜泉至明水 A20 标 4 G304 沈彰开发大道改扩建工程 14 黑大公路明水至青冈 A4 合同段 5 张承高速项目 15 黑大公路青冈至兰西 A8 合同段 6 G310 线灵宝焦村至豫陕界段改造工程 16 黑大公路 A17 标段 ( 克东县 ) 7 S248 线南召县段公路改建工程 S248NZ-1 标 17 黑大公路 A23 标段 ( 拜泉县 ) 8 浙江省杭新景高速公路第 24 标 18 黑大公路 A9 标段 ( 青冈县 ) 9 S327 永城境马桥至永夏交界段改建工程 19 黑大公路 A25 标 10 省道 103 线禹州段改建工程第六合同段 20 黑大公路 22 标段

19 全国各地应用项目 11 国道 212 线大修项目 ( 四川阆中境 ) 20 黑大公路 19 标 12 江西东昌高速公路新建工程 CP3 标 21 津浦路改造二期及牛港湾区疏港大道工程 13 S301 大林线安阳段改建工程 B16 标 22 福建省泉州市德化县国宝乡厦沙高速 B1 标 14 江西省安定高速 BP1 标段 23 义乌市苏溪镇西山下村疏港高速项目部四分部 15 江西省铜万高速公路 P1 标段 24 呼凉公路项目 16 贵黔高速公路 LM1 标 25 甘肃敦煌项目 17 京疆高速公路甘肃白明五标 26 江西省昌宁高速 N1 标 18 开封 S327 线改建项目 27 西藏省道 301 线改则至革吉公路改建工程 19 江苏 S340 改扩建及茅山风景区路面基层项目 28 G314 乌拉泊至小草湖段项目

20 振动搅拌机理解析传统搅拌机技术缺陷与振动搅拌突破

21 传统意义的均匀是宏观均匀 M M M 1 1 M M % G G G 1 1 G G % ΔM<0.8% 和 ΔG<5% 时, 混凝土宏观匀质性合格

22 微观均匀新概念水泥颗粒 3~80μm 粉煤灰颗粒 45μm 左右水滴最小直径 20μm 各种添加剂用量更少颗粒直径更小以上各种细集料粘结料颗粒均匀分布才是微观均匀

23 传统静力搅拌方式缺陷在哪里? 传统搅拌机的搅拌运动方式 : 周向运动轴向运动径向运动以上三种混合方式不能让粘结料团粒充分弥散

24 传统搅拌机技术缺陷搅拌装置速度梯度缺陷搅拌低效率区域缺陷搅拌装置的转速限制缺陷传统搅拌机的多材料适应性缺陷 v max R

25 振动搅拌机理颠覆式创新突破

26 搅拌过程的模型化采用将连续式搅拌机的物理模型与搅拌过程的数学模型结合起来的综合模拟方法, 对复杂的搅拌过程进行模拟基于连续式搅拌机的工作模型与扩散方程得到了搅拌过程中均匀性变化的数学表达式 26

27 搅拌过程的均匀性表达式 t V n, k, l t V 0 e V 0 搅拌刚开始时组分含量的均匀系数 ; V t 搅拌结束时组分含量的不均匀系数 ; t 搅拌时间 ; α n,k,l ---- 搅拌速度系数中的最小值 ; 搅拌速度系数是由搅拌机结构参数与工作参数所决定的表征搅拌过程中三维方向混合发展速度的系数 27

28 根据得到的均匀性表达式, 得到搅拌曲线 : 比较完善的搅拌过程, 物料的位移必须由良好配合的对流运动和扩散运动来完成, 这就是冯忠绪教授均匀度 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1 2 提出的新的搅拌概念这也为我们采用振动搅拌技术来强化扩散运动的振动搅拌方案提供了理论 t k t m t 依据搅拌曲线第 1 阶段, 拌和主要是靠物料的循环流动来实现搅拌过程在宏观水平进行, 扩散现象不明显第 2 阶段, 扩散分布加快, 循环流动与扩散运动在拌和中起的作用趋于相近, 各组分的重新分布已在微观水平上进行第 3 阶段, 循环流动作用不大, 扩散运动起主要作用

29 目前国内外搅拌功率的计算采用经验公式法基于稳定土搅拌过程的模型化, 根据相似理论和量纲分析法, 采用数理统计的方法, 可以得到搅拌功率的计算式, 解决了极其复杂的稳定土搅拌过程的动力学计算难题, 这对其他工程机械工作装置与介质的相互作用过程的定量化计算也具有参考价值根据数学模型, 提出搅拌设备的优化目标 : 若在搅拌室内不同坐标方向达到给定的均匀度的搅拌时间是相近的, 那么这种搅拌机械的搅拌时间将最短, 其表达式为 : t t t 1,0,0 0,1,0 0,0,1 式中, 搅拌平均时间的角标与搅拌速度系数中的角标相对应, 表示圆筒形拌缸的三维坐标及其顺序

30 冯忠绪教授新的搅拌理念对流运动 + 扩散运动

31 实现微观均匀, 激发材料潜能振动式水泥稳定碎石搅拌机应运而生

32 世界振动搅拌技术发展史年苏联德国等国科学家发现混凝土微观重大缺陷 1972 年苏联实验机 ( 下置式振动 ) 完成室内试验验证 1992 年冯忠绪教授开启世界振动搅拌技术研究新时代 2009 年西安德通创立并开启振动搅拌技术工业化进程 2012 年世界首台混凝土振动搅拌机由西安德通研制成功 2014 年西安德通振动式水泥稳定碎石搅拌机研制成功 2015 年振动式水泥稳定土混凝土搅拌机多省份开始大规模应用 2016 年振动式水泥稳定碎石搅拌技术已经普及全部大陆地区

33 振动搅拌机理与效率振动搅拌机不但比普通搅拌机搅拌频率高, 同时搅拌装置每分钟又释放 1500 次以上振动弹力波, 搅拌装置每次对混合料撞击能量达到静力搅拌机至少 10 倍以上, 水泥等细集料充分弥散, 水泥水化更加充分, 水泥水化产物与骨料表面牢固粘结, 强度耐久性及耐冲刷性等指标革命性提升!

34 振动搅拌, 实现微观均匀, 激发材料潜能

35 振动搅拌 : 颠覆式创新, 实现行业革命性提升 ( 长毛的粗骨料 ) 振动搅拌通用参数优于传统搅拌机独特功能是把粘结料细集料结团充分弥散对流运动 + 扩散运动 ( 右侧图片是振动搅拌混合料摊铺后边缘立面接近垂直 90 照片, 骨料没有直接塌落, 为什么?)

36 振动搅拌大幅减少混合料摊铺离析表面侧面

37 普通搅拌与振动搅拌稳定碎石微观比对普通搅拌 (2000 倍 ) 振动搅拌 (2000 倍 ) 细小的松散的 CSH( 水化硅酸钙 ) 凝胶颗粒散落于骨料表面而没有强力粘附, 颗粒间没有形成致密的尺寸粗大的粒子团 CSH 凝胶颗粒形成结构粗大密实粒子团, 联系紧密, 严密包裹骨料, 未发现明显的单个粗细骨料

38 振动搅拌技术支撑下的科学压实振动搅拌水泥稳定碎石混合料, 由于细集料充分弥散, 均匀粘附于骨料表面, 骨料间位移摩阻力大幅减小, 容易形成嵌挤架构, 压实效率提升, 减少了结构层上部骨料过度受压破碎, 使结构层整体刚度强度性能得到保证

39 振动搅拌技术与抗弯拉能力提升水泥稳定碎石结构层底部的抗弯拉能力, 是水泥稳定碎石结构层抗荷载疲劳能力形成的关键因素, 振动搅拌水泥稳定碎石结构层, 下半部及底部成型依然密实均匀, 大大提升了抗弯拉性能, 是增强路面耐久性的重要保证

40 振动搅拌提升耐久性机理分析在手册 4.2 条目中, 编写组专家指出 : 材料的强度高, 无疑将会提高路面结构的承载能力, 对提高路面结构的承载能力的耐久性, 即结构的安全性有利但对于无机结合料稳定材料单纯地提高强度将会导致材料的温度收缩开裂或干湿开裂程度的增加在实际工程中提高无机结合料稳定材料 ( 主要是中粗粒材料 ) 的强度, 首先是优选混合料的矿料级配, 其次才是适当增加无机结合料的剂量降低混合料的变异性, 在工程实施过程中就要改善现有的施工工艺, 保证混合料的拌和摊铺的均匀性材料往往是在其薄弱位置首先开裂, 减少材料的薄弱位置, 保证其均匀性, 是减少无机结合料稳定材料开裂的工艺要求综上所述, 提高路面基层耐久性, 关键在三点 : 一是强度要高 ; 二是裂缝要少 ; 三是减少材料的薄弱位置振动搅拌技术对上述三条要求都有支撑作用

41 存在问题及深度研究 1. 目前水泥用量仍然偏高,( 在满足国家规范质量技术指标前提下, 我们希望水泥用量控制在 1.5~3.0% 之间 ), 在振动搅拌整站性能 ( 配合比优化 + 搅拌站全系统精确计量 ) 全面提升的支撑下, 扩大试验, 继续总结 ; 2. 不同的配合比形式对抗压回弹模量弯拉强度疲劳损伤的影响 ; 3. 不同地区 ( 气候条件原材料差异工艺流程技术管理水平 ) 合适的振动搅拌耐久型水泥稳定碎石设计施工技术总结推广 ; 4. 对于细集料中含泥量大的混合料, 振动搅拌技术与传统搅拌技术相比较, 技术指标上虽然提升明显, 但没有大幅提升

42 振动搅拌技术为水泥稳定碎石结构层耐久抗裂性能实现重大突破开拓了巨大的技术创新空间! 新的公路沥青路面设计规范即将颁布实施, 缺陷责任期延长竣工验收时检测路面弯沉及通车 15 年车辙深度小于 25 毫米等指标的革命性提升将深度震撼行业, 振动搅拌技术是必然选择!

43 半刚性基层质量的重大突破

44 振动搅拌耐久型水泥稳定碎石技术不是半刚性基层不适用, 而是我们还没有找到修好半刚性基层结构的关键技术 - 摘自新细则实施手册总则振动搅拌技术是修好半刚性基层的关键技术之一!

45 振动搅拌耐久性路面基层技术给行业带来的思考 1 技术指标满足规范同时减少水泥用量? 2 减薄路面基层设计厚度? 3 延长路面大修周期设计年限?

46 传统的稳定土搅拌机如何实现振动搅拌技术升级? 1. 将传统搅拌主机直接更换为振动搅拌主机即可 ; 2. 双拌缸主机, 将其中一级搅拌更换为振动搅拌主机即可 ; 3. 对计量精度搅拌均匀程度等关键指标均有有较高要求的工程项目, 建议安装德通振动搅拌应用技术创新联盟成员企业 ( 德一重工 ) 振动搅拌站! 4. 振动搅拌耐久型水泥稳定碎石基层设计施工技术指南, 欢迎索阅!

47 辽宁省公路局周谦总工程师甘肃路桥集团曹贵总工程师江西交工集团彭爱红总工程师三位专家的学术报告, 已经系统总结了我国不同地区振动搅拌耐久性基层技术最新应用成果 ; 中国可能每个省份都有自己的地理材料工艺特点, 需要深入研究 ; 但是 22 个省份的应用成果告诉我们, 进入 2017 年, 我们完全可以先普及应用, 首先普遍提升基层工程质量, 然后在应用过程中深入研究, 逐步建立起适合各个省市自治区特点的振动搅拌耐久性基层技术指标体系和施工规程! 振动搅拌实现微观均匀激发材料潜能

48 在降低施工成本的前提下, 半刚性基层质量革命性提升, 同时大幅减少路面后期养护费用, 并且可以科学延长大修周期 ; 振动搅拌耐久性水泥稳定碎石基层技术, 让中国的公路工程师们有了更多的质量自信和成就感! 振动搅拌实现微观均匀激发材料潜能

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51 何以极致养护? 相信品牌的力量! 万里路桥, 高速公路非开挖加固技术领袖品牌金欧特, 路面养护材料第一品牌路太机械, 道路日常养护机械第一品牌上海沥景, 沥青路面压花彩绘及彩色路面第一品牌中交万里, 中国主动抗冰融雪技术首创品牌德通, 极致养护技术 ( 长寿命公路 ) 全球首创品牌

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公务员版 B 河北公务员版 B 河北公务员版 C 河北公务员版 C 河北公务员版 C 河北操作代码问卷编号问卷类型调查地 ( 省 / 直辖市 / 自治区 ) 访问员编号 2013202305 10101 公务员版 A 北京 101 2013202305 10102 公务员版 A 北京 101 2013202305 10103 公务员版 A 北京 101 2013202305 10104 公务员版 B 北京 101 2013202305 10105 公务员版 B 北京 101 2013202305

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