第三章 有机结合料
第一篇基础篇
第三章有机结合料
内容简介沥青属有机胶结材料，具有良好的粘结性、塑性、防水性和耐腐蚀性，广泛用于公路交通、建筑防水、水利水电等多个领域。本章主要讲述了沥青的分类、组成组份及胶体结构，沥青的技术性质、评价方法和评价指标，沥青的技术标准，同时介绍了改性沥青、乳化沥青及其它沥青形式。
学习要求通过学习，要求掌握沥青的组结构及沥青的技术性质；掌握用石油沥青常规试验方法及主要技术指标评价其路用性能；对改性沥青、乳化沥青、天然沥青等其它形式沥青有一定了解。
有机结合料是指以沥青有机材料为主要成份、可用于胶结集料、矿粉等材料，从而形成具有一定整体力学性能及稳定性的混合料的胶结材料。
沥青（Bituminous material）是由极其复杂的高分子碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混合物。沥青在常温下一般呈固体或半固体，也有少数品种的沥青呈粘性液体状态，可溶于二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷和苯等有机溶剂，颜色为黑褐色或褐色。
沥青材料的品种很多，按其在自然界获得的方式不同，可分为地沥青和焦沥青两大类。
1.地沥青（Asphalt）
地沥青是指天然存在或由石油经人工提炼而得到的沥青。按其产源又可分为天然沥青和石油沥青。
（1）天然沥青（Natural asphalt）。天然沥青是地壳中的石油在各种自然因素的作用下，经过轻质油分蒸发、氧化和缩聚作用而形成的天然产物。天然沥青有产状有以湖状、泉状等纯净状态存在的“纯地沥青”，如产于南美洲西印度群岛的特立尼达湖沥青；也有存在于岩石裂隙中的“岩地沥青”（Rock asphalt），岩地沥青中一般含有许多的砂石或岩石，可经过水熬煮法或溶剂抽提法得到纯净的沥青。
（2）石油沥青（Petroleum asphalt）。石油沥青是由石油原油分馏出各种产品
后的残渣加工而成的。
2. 焦油沥青(Tar )
焦油沥青是干馏有机燃料(煤、岩、材料等)所收集的焦油经加工而得到的一种沥青材料，按干馏原料的不同，焦油沥青可分为煤沥青、木沥青、页岩沥青等。工程上常用的焦油沥青是煤沥青。
综上所述，沥青按其产源可分为如下几类。
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天然（地）沥青地沥青石油（地）沥青煤沥青沥青木沥青
焦油沥青页岩沥青其它焦油沥青 通常所讲的沥青是石油沥青，其他沥青都要在沥青前加上名称以示区别，如：煤沥青、页岩沥青等。在道路建筑中最常用的主要是石油沥青和煤沥青两类，其次是天然沥青。
3.1普通石油沥青
3.1.1石油沥青的工艺概述
⑴ 石油沥青的基属分类
石油是炼制石油沥青的原料，石油沥青的性质首先与石油的基属有关。我国目前的原油分类是按照“关键馏分特性”和“含硫量”进行分类的。 ① 按关键馏分特性分类
可分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油，以及高硫原油（含硫量>2%）、含硫原油（含硫量0.5%～2%）和低硫原油（含硫量<0.5%）。
a 、石蜡基沥青，也称多蜡沥青。它是由含大量的烷烃成分的石蜡基原油提炼而得。这种沥青因原油中含有大量烷烃，沥青中含蜡量一般大于5%，有的高达10%以上。蜡在常温下往往以结晶体存在，降低了沥青的粘结性和温度稳定性；表现为软化点高、针入度小、延度低，但抗老化性能较好。如果用丙烷脱蜡，仍然可得到延度较好的沥青。
b 、环烷基沥青，也称沥青基沥青，由沥青基石油提炼而得到的沥青。它含有
较多的环烷烃和芳香烃，所以此种沥青的芳香性高，含蜡量一般小于2%，沥青的粘结性和塑性均较高。目前我国所产的环烷基沥青较少。
c、中间基沥青，也称混合基沥青。中间基沥青是由蜡质介于石蜡基原油和环烷基原油之间的原油提炼而得。所含的烃类成分和沥青的性质一般介于石蜡基沥青和环烷基沥青之间。
②按含硫量分类
根据原油的含硫量，硫含量小于0.5%的为低硫原油；硫含量大于或等于0.5%的为含硫原油。
按照现行的石油沥青的常规生产工艺，为了生产优质的石油沥青，最好选用环烷基原油，其次是中间基原油，最好不选用石蜡基原油，因为石蜡的存在会对沥青的路用性能产生不良的影响。但是，随着现代生产工艺的不断改进，采用石蜡基原油也能生产出优质沥青。
⑵石油沥青的生产工艺
①蒸馏法
原油经过常压蒸馏和减压蒸馏工艺，将不同沸点的馏分分离出来后，得到的残渣为直馏沥青。直馏沥青是直接蒸馏得到的各种沥青产品的总称。蒸馏法是生产石油沥青最简单、最经济的方法。
原油脱水后加热至一定温度，进入常压塔，在塔内分馏出汽油、煤油和柴油等轻质油分。塔底常压渣油再进一步加热至更高的温度，进入减压蒸馏塔，此塔保持一定的真空度，分馏出减压馏分，塔底所存的减压渣油往往可以获得合格的道路沥青。蒸馏法生产的直馏沥青由于含有许多不稳定的烃，其温度稳定性和耐候性较差，但其粘度与塑性之间的关系较好。
②氧化法
氧化法是先将常减压渣油预热脱水，然后加热至240～290℃的高温，在氧化塔内吹入定量的空气对渣油进行不同深度的氧化而生产沥青的加工工艺。采用此种方法产生的沥青称为“氧化沥青”或“吹制沥青”。
③溶剂法
溶剂法是利用溶剂对各组分的不同的溶解能力，选择性的溶解其中一个或几个组分，从渣油中分离出富含饱和烃和芳香烃的脱沥青油，同时得到胶质、沥青
青质含量高的不同稠度的溶剂沥青。
④调和法
此种工艺方法是按照沥青的质量要求，将几种沥青按适当的比例进行调配，调整沥青组分之间的比例关系以获得所要求的产品。
综上所述，由石油炼制各种石油沥青的生产工艺流程如图3-1所示。
图3-1石油沥青生产工艺流程示意图
3.1.2 石油沥青的组成及胶体结构
⑴石油沥青元素组成
石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物组成的混合物，它的分子表达式为C n H2n+a O b S c N d。化学组成主要是碳（80%～87%）、氢（10%～15%），其次是非烃元素，如氧、硫、氮等（＜３％）。此外，还含有一些微量的金属元素，如镍、钒、铁、锰、镁、钠等，但含量都极少，约为几个至几十个ppm（百万分之一）。
由于石油沥青化学组成结构的复杂性，许多元素分析结果非常近似的石油沥青，它们的性质却相差很大。这主要是沥青中所含烃类基属的化学结构不同。近年来的一些研究结果表明，石油沥青中所含碳原子和氢原子的数量之比（称为碳氢比，C/H），在一定程度上能说明沥青结构单元中组成烃类基属含量的大致比例，从而可间接的了解石油沥青化学组成结构的概貌。
几种典型的石油沥青渣油的元素组成如表3-1所示。
渣油的元素组成表3-1
⑵石油沥青的化学组分
目前的分析技术尚未将沥青分离为纯粹的化合物单体。为了研究石油沥青化学组成与使用性能之间的联系，从工程角度出发，将沥青所含烃类化合物中化学性质相近的成分归类分析，从而划分为若干组，称为“沥青化学组分”，简称“组分”。
将沥青分为不同组分的化学分析方法称为组分分析法。组分分析是利用沥青在不同有机溶剂中的选择性溶解或在不同吸附剂上的选择性吸附等性质进行分组。
沥青组分分析方法较多。早年丁2马尔库松（德国）就提出将石油沥青分离为沥青酸、沥青酸酐、油分、树脂、沥青质、沥青碳和似碳物等组分的方法。后来经过许多研究者的改进，美国的L.R哈巴尔德和K.E斯坦费尔德将其完善为三组分分析法。再后来L.W.科尔贝特（美国）又提出四组分析法。
①三组分分析法
石油沥青的三组分析法是将石油沥青分离为油分（Oil）、树脂（Resin）、沥青质（Asphaltene）三个组分。因我国富产石蜡基和中间基沥青，在油分中往往含有蜡，故在分析时还应该将油蜡分离。这种分析方法称为溶解－吸附法。
溶解－吸附法的优点是组分分解明确，组分含量能在一定程度上说明沥青的路用性能，其分析示意图如图3-2。但是它的主要缺点是分析流程复杂，分析时间
长。按三组分分析法所得各组分的性状如表3-2。
石油沥青三组分分析法的各组分的性状表3-2
②四组分分析法
由科尔贝特（L.W.Corbete）首先提出。该方法分为两大步骤：第一步，用正庚烷使沥青中的沥青质沉淀并定量；第二步，对可溶分中中性氧化铝为吸附剂，在液固色谱柱中，以正庚烷（或石油醚）、甲苯、甲苯－乙醇为冲剂，冲洗出饱和分、芳香分和胶质馏分，分别除去溶剂后定量。对于低沥青质含量（小于10%）的沥青可以省略第一步，直接在色谱柱中进行冲洗。由此得到饱和分（S）、芳香分（A r）、胶质（R）和沥青质（A t）共四组分，又称SARA分析。这一分析方法得到广泛应用，如美国ASTM D 4124-97和我国SH/T0509-92（1998）就是沥青四组分分析的标准试验方法，其分析流程图如图3-3所示。
图3-2 三组分分析法流程图 图3-3 四组分分析法流程图
a 、沥青质（Asphaltene ）。沥青中不溶于正庚烷而溶于甲苯中的物质。沥青中沥青质的含量为5%～25%。一般认为沥青质是复杂的芒香物材料，其极性很强，分子量相当大。增加沥青质含量，便生产出较硬、针入度较小和软化点较高的沥青，因此粘度也较大。
b 、饱和分（Saturate ）。亦称饱和烃，沥青中溶于正庚烷、吸附于Al 2O 3谱柱上、能为正庚烷或石油醚溶解脱附的物质。饱和分含量占沥青的5%～20%。
c 、芳香分（Aromatics ）。沥青经上一步骤处理后，为甲苯所溶解脱附的物质。芳香分占沥青总量的20%～50%，其中非饱和环体系占优势，对其它高分子烃类具有很强的溶解能力。
d 、胶质（Resin ）。沥青经上一步骤处理后能为苯－乙醇或苯－甲醇所溶解脱附的物质，具有很强的级性。它是沥青质的扩散剂或胶溶剂，胶质对沥青质的比例在一定程度上决定了沥青的胶体结构的类型。
对于多蜡沥青，还可将饱和分和环烷芳香分用丁酮－苯混合溶液冷冻分离出蜡。
按四组分分析法所得各组分的性状如表3－3。
石油沥青四组分分析法的各组分的性状表3-3
沥青的化学组分与沥青的物理、力学性质有着密切的关系，主要表现为沥青组分及其含量的不同将引起沥青性质趋向性的变化。一般认为：油分使沥青具有流动性；树脂使沥青具有塑性，树脂中含有少量的酸性树脂（即地沥青酸和地沥青酸酐），是一种表明活性物质，能增强沥青与矿质材料表面的吸附性；沥青质能提高沥青的粘结性和热稳定性。
③沥青的含蜡量
沥青中的蜡可以是石蜡或地蜡。地蜡也称为微晶蜡，沥青中的蜡主要是地蜡。蜡在常温下呈白色晶体存在于沥青中，但温度达到45℃就会由固态转变为液态。蜡的存在对沥青性能的影响，是沥青性能研究的一个重要课题。现有研究认为：由于沥青中拉的存在，在高温时使沥青容易发软，导致沥青的高温稳定性降低，出现车辙；同样低温时会使沥青变得脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝。此外，蜡会使沥青与石料粘附性降低，在水分作用下，会使路面石子与沥青产生剥落现象，造成路面破坏。更为严重的是，沥青含蜡会使路面的抗滑性降低，影响路面的行车安全。对于沥青含蜡量的限制，世界各国测定方法不一样，所以限值也不一样，其范围为2％～4％，《公路沥青
路面施工技术规范》（JGT F40-2004）规定，A级沥青含蜡量（蒸馏法）不大于2.2％，B级沥青不大于3.0％，C级沥青不大于4.5％。
⑶石油沥青的胶体结构
由于沥青的组分并不能全面地反映沥青材料的性质，沥青的性质还与沥青的胶体结构有着密切的联系。
①胶体理论
胶体理论的研究认为，大多数沥青属于胶体体系，它是由相对分子量很大，芳香性很强的沥青质分散在分子量较低的可溶性介质中形成的。沥青质是憎油性的，而且在油分中是不溶解的，这两种组分混合物会形成不稳定的体系，沥青质极易絮凝，而沥青之所以能成为稳定的胶体系统，现代胶体学说认为，沥青质分子对极性强大的胶质具有很强的吸附力，形成了以沥青为核心的胶团核心，而极性相当的胶质吸附在沥青质周围形成中间相。由于胶团的胶溶作用，使胶团弥散和溶解于分子量较低、极性较弱的芳香分和饱和分组成的分散介质中，形成了稳固的胶体。在沥青胶团结构中，从核心到油质是均匀的、逐步递变的，并无明显分界面。
②胶体结构类型
根据沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，可以形成不同的胶体结构。沥青的胶体结构可分为下列三个类型：
a、溶胶型结构
油分及树脂含量较多，胶团外薄膜较厚，胶团相对运动较自由(如图3-4a)。沥青质含量较少（<10%），相对分子量不很大，或分子尺寸较小，与胶质的相对分子质量相近时，饱和分和芳香分的溶解能力很强，分散介质的化学组成比较接近。这种结构沥青粘滞性小，流动性大，具有牛顿流特性粘度与应力成比例，塑性好，开裂后自行愈合能力强，但温度稳定性较差。通常，大部分直馏沥青都属于溶胶型沥青。
b、凝胶型结构
油分及树脂含量较少，沥青质含量较多（>30%），胶团外膜较薄，胶团靠近团聚，沥青质胶团连结，形成三维网状结构，胶团相互吸引力增大，相互移动困难（如图3-4c）。这类沥青的特点是弹性和粘性较高，温度敏感性
较小，开裂后自行愈合能力较差，流动性和塑性较低。在工程性能上，虽具有较好的温度感应性，但低温变形能力较差。
c、溶－凝胶型结构
当沥青质含量适当时（15％～25％），又含适量的油分及树脂。胶团的浓度增加，胶团间具有一点的吸引力，它介于溶胶型结构和凝胶型结构之间，称为溶－凝胶型结构（如图3-4b）。通常，环烷基稠油的直馏沥青或半氧化沥青，以及按要求组分重（新）组（配）的溶剂沥青等，往往能符合这类胶体结构。这类沥青的工程性能，在高温时温度稳定性好，低温时的变形能力也好，现代高级路面所用的沥青，都应属于这类胶体结构类型。
图3-4沥青的胶体结构示意图
沥青的胶体结构与沥青的技术性质有密切关系，但从化学角度来评价沥青的胶体结构是很困难的，常采用针入度指数（PI）法、容积度法、絮凝比－稀释法等来评价其胶体结构类型及其稳定性。
3.1.3石油沥青路用技术性质
用于沥青路面的沥青材料，其性质对沥青路面的使用性能有很大影响，因此应对其基本性能进行研究。
⑴沥青的物理性质
石油沥青的物理性质可用一些物理常数表征，现重点介绍密度、介电常数和体膨胀系数。
①密度（Density）
沥青密度是在规定温度下单位体积所具有的质量，单位为kg/m3或g/cm3。。我国现行试验方法（JTJ 052－2000）规定的温度条件为15℃也可用相对密度来
表示。相对密度是指在规定温度下，沥青质量与同体积的水质量之比值。
沥青的密度是沥青在质量与体积之间相互换算以及沥青混合料配合比设计时必不可少的重要参数，也是沥青使用、储存、运输、销售和设计沥青容器时不可缺少的数据。
众多的试验表明沥青的密度与其化学组成有一定关系，它取决于沥青各组分的比例及排列的紧密程度。沥青中除沥青质使沥青密度增大外，其他组分都使沥青密度变小，其中饱和分含量越多，密度变小的倾向性月明显。沥青中的蜡尤其是饱和分中的蜡含量多的沥青密度较小，因为蜡的密度很小。
有的研究认为沥青四组分与密度有如式（3-1）所示关系。
4453(1.068.5107.2108.710 1.610)T r w A R A S ρ----+?-?-?-??密度＝ （3-1）
式中：S －饱和分含量； R －胶质含量； A r －芳香分含量； A T －沥青质含量。
粘稠沥青的密度多在0.97～1.04kg/m 3范围，见表3-4。
粘稠沥青的密度 表3-4
② 体膨胀系数（Volumetric coefficient of expension ）
当温度上升时，沥青材料的体积会发生膨胀，这对于沥青与储罐的设计和沥青作为填缝、密封材料是十分重要的数据，同时与沥青路面的路用性能也有密切的关系。体膨胀系数越大，沥青路面在夏季易泛油，冬季因收缩而产生裂缝。
沥青的体膨胀系数可以通过测定不同温度下的密度，由（3-2）计算。
12
112()
r r r D D A D T T -=
- （3-2）
式中：A ——沥青的体膨胀系数； T1，T2——测试温度（℃）；
Dr1，Dr2——分别为温度T1和T2时的密度(g/cm 3)。
③ 介电常数（Permitticity ）
研究表明沥青对氧、雨、紫外线等的耐气候老化能力与它的介电常数有关。介电常数定义为：
沥青作介质时平行板电容器的电容
真空作介质时相同平行板电容器的电容
。英国道路研究
所（TRRL ）研究认为，沥青路面的抗滑阻力的改善与介电常数有关，因此英国标准对道路用沥青的介电常数提出了要求。 ⑵ 沥青的路用性能
① 粘滞性（粘性）（Viscosity ）
粘滞性是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力，是反映沥青内部材料阻碍其相对流动的特性。沥青受到外力作用后表现的变形，是由于沥青组分胶团发生变形或胶团之间产生相互位移。
各种石油沥青的粘滞性变化范围很大，粘滞性的大小与组分及温度有关。当沥青质含量较高，又含有适量的树脂、少量的油分时，则粘滞性较大。在一定温度范围内，当温度升高时，粘滞性随之降低，反之则增大。粘滞性是与沥青路面力学性质联系最密切的一种性质。在现代交通条件下，为防止路面出现车辙，沥青的粘度的选择是首要考虑的参数，沥青的粘滞性通常用粘度表示。
a 、沥青的绝对粘度及定义
如果采用一种剪切变形的模型历来描述沥青在沥青与矿质材料的混合料中的应用，可取一对互相平行的平面，在量平面之间分布有一沥青薄膜，薄膜与平面的吸附力远大于薄膜内部胶团之间的作用力。当下层平面固定，外力作用于顶层表明发生位移时（图3-5），按牛顿定律可得到如下方程：
v
F A
d
η= （3-3） 式中：F ——移动顶层平面的力（N ）（即等于沥青薄膜内部胶团抵抗变形的能力）；
A ——沥青薄膜层的面积（cm 2）; v ——顶层位移的速度（m/s ）; d ——沥青膜的厚度（cm ）；
η——反映沥青粘滞性的系数，即绝对粘度（Pa ·s ）。
图3-5沥青的绝对粘度概念图
由式（3-3）得知，当相邻接触面积大小和沥青薄膜厚度一定时，欲使相邻平面以速度v发生位移所用的外力与沥青粘度成正比。
当令，τ=F/A、γ＝v/d时，可将式3-3该写为：
τ
η
=（3-4）
γ
式中：τ——剪应力（N/cm2）(沥青薄膜层单位面积上所受的剪切力)；
γ——剪变率（s-1）(位移速度在d方向的变化率)。
由式（3-4）可知，沥青的粘度为当沥青层间的速度变化梯度（即剪变率）为一单位时，每单位面积可受到的内摩阻力，称为动力粘度（绝对粘度），即在液体内每1m长度上，在1m/s的速率梯度时，与该速度梯度方向相垂直的面上，在速度方向上产生0.1N/m2应力时的粘度。
运动状态的粘度用运动粘度表示，运动粘度为动力粘度除以密度所得之商，亦称“动比密粘度”，运动粘度由式（3-5）表示，计量单位为mm2/s。
η
ν
=（3-5）
ρ
式中：ν――沥青的运动粘度，mm2/s；
η――沥青的动力粘度，Pa·s；
ρ――沥青的密度，g/cm3。
凡符合牛顿定律的液体为牛顿液体。沥青在高温状态下呈牛顿粘性，即剪应力τ为剪变率γ的关系为直线，接近牛顿液体，而在路面的使用温度范围内，沥青则呈粘－弹－塑性，剪应力τ与剪应率γ之间呈非线性关系，通
常以表观粘度或视密度表示，如式（3-6）。
*c τ
ηγ
=
（3-6） 式中：*η――沥青的表观粘度，Pa·s ； c――沥青的复合流动系数。
沥青的复合流动系数c 值是评价沥青材料流变性能的一个重要指标，c 值与沥青的塑性及耐久性都有密切的关系。 b 、沥青（绝对）粘度的测定方法
沥青的粘度随温度而变化，变化的幅度很大，因此需采用不同的仪器和方法来测定。为了确定沥青60℃粘度分级，国际普遍采用真空减压毛细管粘度计测定其动力粘度（Pa·s ），而施工温度135℃通常采用毛细管法测定其运动粘度（mm 2/s ），还有布洛克菲尔德（Brookfield ）粘度计方法用以测定其表观粘度。 1）毛细管法
毛细管法是测定沥青运动粘度的一种方法。该法是测定沥青试样在严密控温条件下，在规定温度（通常为135℃），通过选定型号的毛细管粘度计（通常采用的有坎-芬式，如图3-6），流经规定体积所需的时间（以s 计），按（3-7）计算运动粘度。
T V ct = （3-7）
式中：V T ——在温度T 测定的运动粘度（mm 2/s ）； C ——粘度计标定常数（mm 2/s 2）； t ——流经规定体积的时间（s ）。
图3-6 坎－芬式逆流毛细管粘度计 图3-7 真空毛细管粘度计
2）真空减压毛细管法
是测定沥青动力粘度的一种方法。该法是沥青试样在严密控制的真空装置内，保持一定的温度（通常为60℃），通过规定型号的毛细管粘度计（AI 式，如图3-7），流经规定的体积所需要的时间（以s 计）。按式（3-8）计算动力粘度。
T kt η= （3-8）
式中： T η——在温度T 测定的动力粘度（Pa·s ）； k ——粘度计常数（Pa·s/s ）； t ——流经规定体积的时间（s ）。
真空减压毛细管法测定60℃沥青粘度直接关联沥青路面的抗车辙能力，在各国得到较广泛采用。《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定60℃动力粘度可作为A 级沥青的选择性指标，用来评价沥青的高温性能。此外，在测定沥青软化点附近的粘度常采用双筒旋转粘度计，锥板旋转粘度计，在常温条件下，较多采用滑板式粘度计。
3）布洛克菲尔德法（Brookfield ）
美国战略公路研究计划（SHRP）在沥青合料路用性能规范中采用布洛克菲尔德法（Brookfield）粘度计测量道路沥青在45℃以上温度范围内的表观粘度，以帕2秒（Pa·s）计，可以看成简化的双筒旋转粘度计，见图3-8，该法适用于测定牛顿流体或非牛顿流体的剪应力与剪应变之比。试验时，将少量沥青样品盛于恒温控制的试验筒中，转子在沥青试样中转动，测定相应的转动阻力所反映出来的扭矩。扭矩计读数乘以仪器参数即可得到以Pa·s表示的沥青粘度。
图3-8旋转粘度试验模式示意图图3-9沥青标准粘度试验示意图
以上这些测定粘度的方法，都是采用仪器为绝对粘度单位的粘度计，也可以称为绝对粘度法。另一类则采用一些经验的方法测定试验单位粘度，如恩格拉粘度计法，赛氏粘度计法，道路沥青标准粘度计法等。此外，针入度试验也可表征沥青的相对粘度。下面对沥青的标准粘度、针入度和软化点等试验介绍如下。
c、沥青的相对粘度（Relative viscosity）
沥青的相对粘度也称为条件粘度，是反映沥青材料在温度条件下表现出的性质。
1）沥青标准粘度试验
我国现行试验法（JTJ 052-2000）规定：测定液体石油沥青、煤沥青和乳化沥青等粘度，采用道路标准粘度计法，试验模式见图3-9。该试验方法是：液体状态的沥青材料，在标准粘度计中，于规定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流出50m L体积，所需的时间，以s计。试验条件C T
表示
，d
粘度，脚标表示试验条件，其中T表示试验温度，d为流孔直径。常用的孔径有3mm、4mm、5mm、10mm等四种。例如：某沥青在60℃时，自5mm
孔径流出50 ml沥青所需时间为100s，表示为C60
＝100s。试验温度和流孔
，5
直径根据液体状态的粘度选择。在相同温度和相同流孔条件下流出时间越长，表示沥青粘度越大。我国液体沥青是采用粘度来划分技术等级的。
2）针入度（Penetration）
针入度试验是国际上普遍采用测定粘稠石油沥青粘结性的一种方法。针入度试验装置见图3-10.沥青的针入度是在规定的温度和时间内，附加一定质量的标准针垂直灌入试样的深度，以0.1mm表示。实验结果以P T
表示，
，m，t
其中P为针入度，角标表示试验条件，其中T为试验温度、m为荷载重、t 为贯入时间。通常，针入度值越大，表示沥青愈软，粘度越小。
我国现行试验方法《公路工程沥青及沥青混合试验规程》（JTJ 052-2000）规定：标准针和针连杆组合件的总重量为50g±0.05g，另加50g±0.05g的砝码一个，试验时总重量100g±0.05g，常用的试验温度为25℃（当计算针入度指数PI时可采用15℃、30℃、25℃或5℃），标准针贯入时间为5s。例如：某沥青在上述条件时测得针入度为65（0.1mm），可表示为：P(25℃，100g，5s)=65(0.1mm)
在我国现行粘稠沥青技术标准中，针入度是划分沥青标号的主要指标。针入度值越大，表明沥青愈软。针入度可在一定程度上表征沥青的稠度。通常稠度高的沥青其粘度越高。
3）软化点（Softening point）
沥青材料是一种非晶质高分子材料，它由液态凝结为固态，或由固态熔化为液态时，没有明确的固化点或液化点，通常采用条件的硬化点和滴落点来表示，沥青材料在硬化点至滴落点之间的温度阶段时，是一种粘滞流动状态，在工程实用中为了保证沥青不致由于温度升高而产生流动的状态，在此，取固化点到滴落点的温度间隔的87.21%为软化点。
我国现行《公路工程沥青及沥青混合试验规程》（JTJ 052-2000）规定：沥青软化点一般采用环与球法软化点仪测定（见图3-11），即是将沥青试样装入规定尺寸的铜环内（内径18.9mm），试样上放置标准钢球（重3.5g）在水或甘油中，以规定的升温速度（5℃/min）加热，使沥青软化下垂至规定距离（垂度为25.4mm）时的温度，以℃表示。软化点愈高，表明沥青的耐热性愈好，即温度稳定性愈好。
研究认为：多种沥青在软化时的粘度为1200Pa·s，或相当于针入度值为800
（0.1mm）。软化点试验实质上是测量沥青在一定外力（钢球）作用下开始产生流动并达到一定变形的温度，可以认为软化点是一种“等粘温度”。由此可见，针入度是在规定温度下沥青的条件粘度，而软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。软化点既是反映沥青材料感温性的一个指标，也是沥青粘度的一种量度。
图3-10沥青针入度试验示意图图3-11环与球法测定沥青软化点示意图
②沥青的低温性能
沥青的低温性能与沥青路面的低温抗裂性有密切的关系，沥青的低温延性与低温脆性是重要的性能，多以沥青的低温延度试验和脆点试验来表征。
a、延性（Ductility）
沥青的延性是指当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，是沥青的内聚力的衡量，通常是用延度作为条件延性指标来表征。
我国现行试验方法《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052-2000）规定：延度是将沥青试样制成∞字型标准试模（中间最小截面为1cm2）在规定速度（5cm/min±0.25cm/min）和温度（通常采用25℃、15℃、10℃或5℃）下拉伸至断时的长度，以cm表示。沥青的延度采用延度仪来测试，见图3-12。我国标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ F40-2004）规定，A、B级沥青采用10℃延度，C级沥青采用15℃延度评定沥青的低温塑性指标。
图3-12沥青延度仪示意图
沥青的延度与沥青的流变特性、胶体结构和化学组分等有密切关系。沥青中树脂含量多，油分及沥青质含量适当，则延度较大。通常，延度大的沥青不易产生裂缝，并减少摩擦时的噪音。沥青延度在温度降低时对抵抗开裂的性能有重要影响。
有的研究指出，沥青的延度试验与路面沥青的拉伸状态不符，延度试验尺寸太大，路面中的沥青为薄膜状态，曾设想采用“微延度”试验，但未能成功。
针入度、软化点和延度是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标，通称之为“三大指标”。
b、脆性（Brittleness）
沥青材料在低温下受到瞬时荷载作用时，常表现为脆性破坏。沥青脆性的测定极为复杂，通常采用A2弗拉斯脆点试验方法可以求出沥青达到临界硬度时发生脆裂的温度作为条件脆性指标。
我国规范《公路工程沥青及沥青混合试验规程》（JTJ 052-2000）规定，采用弗拉斯法测定沥青脆点。脆点试验是将0.4g沥青试样均匀涂在金属片上，置于有冷却设备的脆点仪内，摇动脆点仪的曲柄，使涂有沥青的金属片产生重复弯曲，随制冷剂温度降低（1℃/min），沥青薄膜温度也逐渐降低，当沥青薄膜在规定弯曲条件下，产生断裂时的温度，即为脆点。见图3-13。在工程实际应用中，要求沥青具有较高的软化点和较低的脆点，否则容易发生沥青材料夏季流淌或冬季变脆甚至开裂等现象。
图3-13沥青脆点仪（单位：mm）
脆点实质上反映沥青由粘弹性体转变为弹脆体即玻璃态的温度，即达到临界硬度时发生脆裂的温度，也意味着沥青达到等劲度时的温度，沥青出现脆裂时的劲度约为2.1×109Pa。
c、弯曲梁流变试验（BBR）
大量研究结果表明沥青混合料的低温劲度是反映抗裂性能的重要指标，美国SHRP研究开发了一种能准确评价沥青劲度和蠕变速率的方法，即弯曲梁流变试验（Bending Bean Rheometer 简称BBR）。可采用沥青模拟经过施工的热老化，先经过旋转薄膜烘箱RTFOT，再经过压力老化试验（PA V）模拟沥青路面经过5年的使用期老化。
弯曲试验在弯曲流变仪器（BBR）上进行，见图3-14。弯曲流变仪应用在工程上梁的理论来测量沥青小梁试件在在蠕变荷载作用下的劲度，用蠕变荷载模拟温度下降时路面中可产生的应力，试验曲线见图3-15。通过试验获得两个评价指标：
1）蠕变劲度模量S（弯拉模量），要求不超过300MPa；
如果沥青材料的蠕变劲度太大，则呈现脆性，路面容易开裂，因此要求不超过300MPa。而表征沥青低温劲度随时间变化率的m值越大，则沥青开裂的可能性会随之减小，即m值越大越好。
2）蠕变曲线的斜率要求不小于0.3。
第三章 有机结合料
第一篇基础篇 第三章有机结合料 内容简介沥青属有机胶结材料，具有良好的粘结性、塑性、防水性和耐腐蚀性，广泛用于公路交通、建筑防水、水利水电等多个领域。本章主要讲述了沥青的分类、组成组份及胶体结构，沥青的技术性质、评价方法和评价指标，沥青的技术标准，同时介绍了改性沥青、乳化沥青及其它沥青形式。 学习要求通过学习，要求掌握沥青的组结构及沥青的技术性质；掌握用石油沥青常规试验方法及主要技术指标评价其路用性能；对改性沥青、乳化沥青、天然沥青等其它形式沥青有一定了解。 有机结合料是指以沥青有机材料为主要成份、可用于胶结集料、矿粉等材料，从而形成具有一定整体力学性能及稳定性的混合料的胶结材料。 沥青（Bituminous material）是由极其复杂的高分子碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混合物。沥青在常温下一般呈固体或半固体，也有少数品种的沥青呈粘性液体状态，可溶于二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷和苯等有机溶剂，颜色为黑褐色或褐色。 沥青材料的品种很多，按其在自然界获得的方式不同，可分为地沥青和焦沥青两大类。 1.地沥青（Asphalt） 地沥青是指天然存在或由石油经人工提炼而得到的沥青。按其产源又可分为天然沥青和石油沥青。 （1）天然沥青（Natural asphalt）。天然沥青是地壳中的石油在各种自然因素的作用下，经过轻质油分蒸发、氧化和缩聚作用而形成的天然产物。天然沥青有产状有以湖状、泉状等纯净状态存在的“纯地沥青”，如产于南美洲西印度群岛的特立尼达湖沥青；也有存在于岩石裂隙中的“岩地沥青”（Rock asphalt），岩地沥青中一般含有许多的砂石或岩石，可经过水熬煮法或溶剂抽提法得到纯净的沥青。 （2）石油沥青（Petroleum asphalt）。石油沥青是由石油原油分馏出各种产品
吴连成高炉上料
内蒙古科技大学 过程控制课程设计说明书 题目：高炉上料控制系统 学生姓名：吴连成 学号：0867112209 专业：测控技术与仪器 班级：2 指导教师：李刚
第一章课程设计的要求和目的 1 综述 工业高炉是工业生产的重要设备。高炉上料是炼铁高炉系统中最重要的一环，及时、准确的配料、上料是保证高炉产量和产品质量的前提。根据现代化高炉的要求，上料控制系统需要实现自动上料及上料数据的报表打印，体现系统稳定性、先进性和经济实用性，因此从设计的初级阶段到完成应用阶段，需要一直采用先进的控制方案和硬件控制系统，才能最终完成了这一重要的系统。 上料控制系统需要实现自动上料及上料数据的报表打印，体现系统稳定性、先进性和经济实用性。配料是高炉优质、高产、低耗的先决条件，所谓配料就是根据高炉对原燃料的产品质量要求及原料的化学性质，将各种原料、溶剂、燃料、代用品及时返矿等按一定比例进行配加的工序。配料的目的是根据炼铁过程的要求，将各种不同的含铁原料、溶剂和燃料进行准确的配料，以获得较高的生产率和性能稳定的优质铁水，符合高炉冶炼生产的要求。 1.1设计要求 （1）能够满足高炉上料控制系统要求的自动，手动的控制能力。 （2）能够根据实际情况进行自动的校正。 1.2设计的目的意义 高炉是钢铁行业的核心生产流程，而配料是高炉优质、高产、低耗的先决条件。 我们将从高炉的配料系统开始，陆续探讨钢铁行业的整个流程中各生产环节的监控原理及实施细节。高炉上料是炼铁高炉系统中最重要的一环，及时、准确的配料、上料是保证高炉产量和产品质量的前提。 第二章高炉上料系统的结构与工作原理 一、配料：
配料是高炉优质、高产、低耗的先决条件，所谓配料就是根据高炉对原燃料的产品质量要求及原料的化学性质，将各种原料、溶剂、燃料、代用品及时返矿等按一定比例进行配加的工序。配料的目的是根据炼铁过程的要求，将各种不同的含铁原料、溶剂和燃料进行准确的配料，以获得较高的生产率和性能稳定的优质铁水，符合高炉冶炼生产的要求。 容积配料法是利用物料的堆比重，通过给料设备对物料容积进行控制，达到配加料所要求的添加比例的一种方法。此法优点是设备简单，操作方便。其缺点是物料的堆比重受物料水分、成分、粒度等影响。所以，尽管闸门开口大小不变，若上述性质改变时，其给料量往往不同，造成配料误差。 ，化学成分配料是一种目前最为理想的配料方法，它采用先进的在线检测技术，随时测出原料混合料成分并输入微机进行分析、判断、调整，获得最理想的原料配比。 二、上料设备 高炉上料主要有上料小车和上料皮带两种方式；由于小车的上料能力有限，大型高炉一般使用上料皮带的方式上料。下面简单谈一下上料小车和上料皮带的优缺点： 上料小车： 优点：适合料仓与高炉距离较近，占地面积小，节省厂区面积，适于中小型高炉； 缺点：上料能力有限， 上料大皮带： 优点：适合料仓与高炉距离较远，能连续供料，适于大型高炉； 缺点：占地面积较大， 第三章高炉上料调节系统
第三章 沥青路面设计
第三章沥青路面设计 第3.1节设计理论及设计标准 总体思路 1、求出沥青路面在累计标准轴载作用下内部任意点的应力、应变值 2、根据荷载作用下的应力、应变要求寻找合适的沥青混合料材料配合比组成 3、根据沥青混合料强度要求，寻找合适的施工工艺 4、根据自然条件和沥青路面耐久性、稳定性、使用品质要求，寻找合适的养护维修决策3.1.1沥青路面设计理论 1、计算模型——应用弹性层状体系的弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量 计算模型基本假定： ①各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的； ②最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大； ③各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零； ④层间接触情况:连续体系--位移完全连续滑动体系--层间仅有竖向力和竖向位移没有摩阻力 ⑤不计自重; 3.1.2 沥青路面的破坏状态及设计标准 一、沉陷 1、现象--指路面在车轮作用下表面产生较大的凹陷，有时凹陷两侧拌有隆起现象。当沉陷严重时，超过了结构的变形能力，在结构的受拉区产生开裂而形成纵裂。并可能发展为网裂。 2、控制标准—为控制路基土的压缩引起路面沉陷，选取路基土垂直压应力垂直压应变作为设计标准。 二、车辙 1、现象—在渠化交通的作用下，路面的结构层及土基在行车重复作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积变形，这种变形出现在行车轮带处，形成路面纵向带状凹陷。 2、车辙的设计标准 以路面残余总变形为控制指标，即路面各结构层包括土基的残余变形总和为控制指标。 三、疲劳开裂 1、现象—路面在正常使用情况下，由行车荷载多次反复作用引起，其特点是，路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细而短的横向裂缝，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。 2、设计标准—以疲劳开裂为设计标准时，其指标为结构层底面的拉应力或拉应变不超过相应的容许值。 四、推移 1、现象—当路面受到较大的车轮水平荷载作用时，路表面可能出现推移和拥起。造成这种破坏的原因是，车轮荷载引起的垂直力和水平力的共同作用下，结构层中的剪应力超过材料的抗剪强度。此现象可能发生在上，下坡，停车线，停车场等经常有起，制动的地点。
高炉上料流程
1. 1#振筛启动自动 1.1#振筛选自动 2.1#振筛软自动 3.1#仓有料空信号 4.1#称量斗关到位且无开关双信号 5.1#仓没有振满《振满后自动停止》 6.1#---10#振筛控制相似 2. 南（北）提升机自动运行 1.南提升机选自动 2.南提升机没有现场控制信号 3.南提升机软自动 4.焦筛起动信号 5.碎焦提升机无电机保护 6.碎焦提升机无现场保护《拉绳，跑偏》 7. 南北提升机自动控制相似 3. 碎矿（焦）皮带自动运行 1.碎矿选自动 2.碎矿皮带软自动 3.矿振筛运行信号 4.碎矿无现场控制信号 5.碎矿电机无保护 6.碎矿拉绳无保护 7.碎矿与碎焦运行相似 4. 仓斗门开条件 1.1#仓选自动 2.1#仓软自动 3.1#有允开信号 4.1#仓显示仓满信号 5.1#仓称满好《无空满双信号》 6.坑斗准备好 7.主矿皮带运行 8.1#振筛未启动运行 9.1#仓斗门开限位 10.1#称量斗未禁用 11.与1#称量斗关动作联锁 5. 仓斗门关条件 1.1#仓选自动 2.1#仓软自动 3.1#仓画面显示空信号
4.1#振筛无启动运行信号 5.1#称量斗未禁用 6.1#称量斗关限位 7.与1#称量斗开动作联锁 8.1-11号称量斗自动开关斗门相似 6. 主矿皮带自动运行 1.主矿选自动 2.主矿软自动 3.左坑准备好，翻板置右到位信号时，无翻板置左到位信号 或者右坑斗准备好，翻板置左到位信号时，无翻板置右到位信号 4.矿仓有允开信号 5.主矿电机无故障保护 6.主矿无现场拉绳等保护 7.主矿与主焦运行相似 7．左坑准备好的条件 1.备左斗信号《右车到底脉冲信号，右车在底或按初始化按钮，右车在底》 2.左坑斗关到位 3.翻板居右到位2秒后 4.左坑斗没有开位信号 5.左坑空或左坑没有空信号但选仓没有放完料 6.左坑未禁用 7.左车没有空信号， 8.左坑准备好与右坑准备好相似 8. 翻板自动置左 1.翻板选自动 2.翻板软自动 3.备右斗《料单初始化后，左车到底信号或者左车到底脉冲后左车到底信号》 4.左坑没有禁用 5.左车没有空 6.主焦没运行 7.主矿没运行 8.翻板居左限位 9.与翻板置右动作联锁 10.翻板居右与置左条件相似 9. 坑斗自动开阀 1.左闸门选自动 2.左闸门软自动 3.翻板居左《准备向右坑放料》 4.左车在底信号 5.左坑没有空信号
第三章 路面垫层
第三章路面垫层、基层(底基层)施工技术 第一节路面垫层、基层(底基层)分类和要求 路面的基层(底基层)可分为无机结合料稳定类和粒料类。无机结合料稳定类又称半刚性类，一般包括水泥稳定类、石灰稳定类和综合稳定类。粒料类包括级配碎(砾)石、填隙碎石、泥(灰)结碎石和天然砂砾(石)。 一、半刚性基层(底基层) 1．半刚性基层材料的特点 整体性好、承载力高、刚度大、水稳性好，且较为经济。目前，已广泛地应用于各等级公路的路面基层(底基层)。 2．半刚性基层(底基层)路用性能 半刚性基层(底基层)路用性能的比较如表3-2—1。 二、粒料类基层(底基层) 粒料类中的泥(灰)结碎石、填隙碎石属于嵌锁型基层(底基层)，强度主要依靠碎石之间的嵌锁和摩阻作用所形成的内摩阻力以及粘结力，其强度和稳定性取决于石料的强度、形状、尺寸、均匀性、表面粗糙度以及施工时的压实程度等。 粒料类中的级配碎(砾)石、符合级配的天然砂砾属于级配型基层(底基层)，其强度和稳定性取决于粒料之间的内摩阻力和粘结力的大小，即很大程度上取决于碎(砾)石的类型、最大粒径、细料的含量及塑性指数以及密实度等。 第二节粒料类基层(垫层)施工技术 级配碎(砾)石的施工: 一般要求：集料级配要满足要求，配料要准确，细料的塑性指数需符合规定，掌握好松铺厚度，路拱横坡符合规定，拌和均匀，避免粗细颗粒离析。级配碎(砾)石的施工一般采用路拌法，为保证质量要求，级配碎石有时采用集中拌和法。 1．路拌法 路拌法的施工工艺如图3-2-7所示。 (1)准备下承层 ①土基或垫层等下承层的表面应平整、坚实，具有一定的路拱，没有松散材料和软弱地 方。 ②下承层的平整度和压实度应满足规范要求。 ③下承层必须用12-15t的三轮或等效的压路机进行碾压(碾压3—4遍)检验，发现过干松散、低坑、搓板、车辙或过湿“弹簧”现象，应采用填补、耙松洒水碾压、挖开晒干、换土、掺石灰或集料等措施进行处理。 ④对于底基层，压实度检查和弯沉测定的结果不符合要求的，应采用补充碾压、换填好料、挖开晾晒等措施。 ⑤检查各断面的标高是否满足要求。 ⑥槽式断面路段，两侧路肩每隔5～10m应交错开挖泄水沟。 (2)施工放样 恢复中线，并在两侧路肩边缘外0．3-0．5m设指示桩。逐个断面进行高程测量，
高炉矿槽炉顶上料系统的工艺流程
本文介绍了莱钢1#1000m高炉矿槽炉顶上料系统的工艺流程，施耐德公司昆腾系列PLC控制系统的特点、硬件组态及软件功能，并详细介绍了该PLC控制系统的主要控制功能。Abstract：This paper mainly discuss the process control system of feeding system for blast furnace based on Schneider TSX Quantum series PLC. Configuration software Concept2.6 are adopted to monitor and manage process data. The whole system well satisfies the technical requiments for control. 关键词：PLC；自动控制；上料系统；昆腾 Key words：PLC；automation；feeding system；Quantum 1、概述 莱钢1#1000m高炉2005年投产，矿槽炉顶上料系统设计采用施耐德公司昆腾系列PLC，该控制系统实现了对矿石、球团、烧结、焦碳等原料的自动称量，并完成称量误差的自动补偿；实现了炉顶各阀门的顺序自动开关，α、β、γ的角度自动设定以及其他相关辅助设备的自动控制；实现了对高炉矿槽炉顶上料系统的数据采集、数据显示与数据控制。该系统投运以来，运行稳定，效果良好。 2、高炉矿槽炉顶上料系统工艺流程简述 2.1 槽上控制工艺流程： 高炉槽上设计13个料仓，4个烧结矿仓(3#、4#、5#、6#)，2个焦炭仓（7#，8#），3个球团仓（9#、10#、11#），2个杂矿仓（1#、2#），1个焦丁仓。 槽上有3条打料皮带机，每条皮带机对应一辆卸料小车，采用卸料小车可以将胶带机输送的原料卸至不同的料仓，当采用卸料小车进行卸料时，卸料小车先开至所选择的料仓上方，然后启动胶带机，原料就经卸料小车卸到小车下方的料仓。 2.2 槽下控制工艺流程： 高炉槽下设两个大烧结矿仓，两个小烧结矿仓，两个杂矿仓，三个球团仓，一个备用仓。每个矿仓下都有振动筛，筛除小于5mm的碎矿，大烧结矿仓的矿经过筛分后分别进入料坑的左右中间称量斗，小烧结矿仓的矿经筛分后分别进入各自配套的称量斗，然后经矿石皮带机集中运送，经料坑上方的翻板进入料坑中的矿石中间斗，经筛分后的5mm烧结矿经返矿皮带机运到碎矿仓。 焦炭设左右两个焦仓，仓下装有振动筛和振动给料机，焦炭经筛分后，大于20mm的块焦，分别直接进入料坑的左右焦炭称量斗，筛下小于20mm的碎焦经SJ1、SJ2胶带机倒运33 到SJ3碎焦胶带机上，送至碎焦仓上振动筛，将碎焦分级成8mm以上和8mm以下两种产品，大于8mm的焦丁由SJ4胶带机运至焦丁仓，再经焦丁给料机到焦丁称量斗，然后到供料胶带机与烧结矿一起进入料坑中间斗。小于8mm的碎焦落入焦粉仓等待汽车外运。当料车到底后，相应的矿石中间斗或焦炭斗向料车装料。
第3章 沥青混合料 选择题(答案)
第5章沥青混合料习题点评 单选题 1.沥青混合料马歇尔试验的技术指标是（）。 A. 沥青饱和度和弯拉应变 B. 稳定度和流值 C. 空隙率和流值 D. 动稳定度和矿料间隙率 答案：B 通过沥青混合料马歇尔试验可得到稳定度和流值两个指标，稳定度可表征沥青混合料的强度（用kN表示），流值则表征沥青混合料承受最大荷载时的变形（用mm表示）。 2.评价沥青混合料水稳定性试验方法之一是（）。 A. 车辙试验 B. 低温弯曲试验 C. 冻融劈裂试验 D. 粘附性试验 答案：C 冻融劈裂试验是将标准成型的圆柱体试验进行冻融循环，测定其在受到水损害前后劈裂破坏的强度比，以评价沥青混合料的水稳定性。 3.沥青混合料动稳定度的大小表示其（）。 A. 耐久性好坏 B. 抗疲劳破坏能力 C. 抗裂性能高低 D. 抗车辙能力大小 答案：D 动稳定度是沥青混合料车辙试验的技术指标，指的是其试件产生1mm车辙变形，标准试验轮的行走次数。 4.典型的悬浮密实结构的沥青混合料是（）型的沥青混合料。 A. AC B. OGFC C. AM D. SMA 答案：A AC型沥青混合料是按照连续密级配原理设计的悬浮密实结构，其沥青用量较多，空隙率较小，水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好，高温稳定性稍差。 5.沥青混合料车辙试验时规定的试验温度是（）。 A. 25℃ B. 50℃ C. 60℃ D. 75℃ 答案：C 按我国现行试验规程要求，该试验温度为60℃。 6.矿粉对沥青混合料的最有效的作用是形成了（）。 A.填充密实结构 B. 结构沥青 C. 自由沥青 D. 良好的级配 答案：B 矿粉与沥青产生交互作用形成粘度更大的结构沥青层，从而大大提高其高温稳定性。 多选题 7.现行公路沥青路面施工技术规范中沥青混合料的主要技术性能包括（）。 A. 高温稳定性 B. 温度敏感性 C. 耐久性 D. 抗滑性 E. 施工和易性 F．抗变形性G. 低温抗裂性H. 塑性 答案：ACDEG 根据现行的《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004，沥青混合料必须满足其高温稳定性、低温康抗裂性、耐久性、抗滑性和施工和易性的要求。 8. 一般对沥青混合料的内摩擦阻角影响最大的因素是（）。 A．沥青的粘度 B. 矿质混合料粒径及级配 C. 矿粉的细度 D. 沥青的用量 E. 矿质混合料的化学成分 F. 矿料的空隙率 G. 矿粉的用量 答案：BD 当采用较大颗粒粒径、间断级配的矿质混合料，最佳沥青用量偏少时，能有效提高沥青混合料的内摩擦阻角。
石料与集料(题)
石料与集料 一、填空题 1、岩石的物理常数有、、。 2、岩石的吸水率与饱和水率的主要区别是试验条件不同，前者是在条件下测得的，后者是在或条件下测定的。 3、我国现行标准中采用的岩石抗冻性试验方法是，并以或两项指标表示。 4、岩石经若干次冻融试验后的试件饱水抗压强度与未经冻融试验的试件饱水抗压强度之比为岩石的，它是用以评价岩石的指标。 5、岩石的等级由及两项指标来确定。 6、测定岩石的密度，须先将岩粉在温度为的烘箱中烘至恒重。 7、我国现行《公路工程岩石试验规程》规定，岩石毛体积密度的测定方法 有、和。 8、我国现行《公路工程岩石试验规程》规定，采用和 两项指标来表征岩石的吸水性。 9、岩石吸水率采用法测定，而饱和吸水率采用和 法测定。 含量多少划分为、和。 10、岩石按照SiO 2 11、采用蜡封法测定岩石的毛体积密度时，检查蜡封试件浸水后的质量与浸水前相比，如超过，说明试件封蜡不好。 12、石料饱水率是在规定试验条件下，石料试件占烘干石料试件质量的百分率。 13、按克罗斯的分类方法，化学组成中SiO2含量大于65%的石料称为。 14、根据粒径的大小可将水泥混凝土用集料分为两种:凡粒径小于者称为细集料，大于者称为粗集料。 15、粗集料的堆积密度由于颗粒排列的松紧程度不同又可分为与 。 16、集料级配的表征参数有、和。 17、集料磨耗值越高，表示其耐磨性越。
二、选择题 1、划分岩石等级的单轴抗压强度一般是在（）状态下测定的。 A、干燥 B、潮湿 C、吸水饱和 D、冻结 2、岩石的吸水率、含水率、饱和吸水率三者在数值上有如下关系( )。 A、吸水率＞含水率＞饱和吸水率 B、吸水率＞含水率＞饱和吸水率 C、含水率＞吸水率＞饱和吸水率 D、饱和吸水率＞吸水率＞含水率 3、岩石的饱和吸水率较吸水率，而两者的计算方法。（） A、大，相似 B、小，相似 C、大，不同 D、小，不同 4、岩石密度试验时，密度精确至 g/cm3，两次平行试验误差为 g/cm3。（） A、0.001 0.02 B、0.01 0.02 C、0.01 0.05 C、0.001 0.01 5、路用石料单轴抗压强度试验标准试件的边长为mm。（） A、200 B、150 C、100 D、50 6、石料耐冻系数大于者，认为抗冻性合格。（） A、0.75 B、0.70 C、0.80 D、0.85 7、碱性石料的化学性质是按其SiO2的含量小于划分的。（） A、52% B、65% C、45% D、32% 8、为保证沥青混合料的强度，在选择石料时应优先考虑。（） A、酸性石料 B、碱性石料 C、中性石料 D、以上均不对 9、粗集料的毛体积密度是在规定条件下，单位毛体积的质量。其中毛体积包括。（） A、矿质实体 B、闭口孔隙 C、开口孔隙 D、颗粒间空隙 10、高速公路、一级公路抗滑层用粗集料除应满足基本质量要求外，还需要检测与沥青的粘附性和指标。（） A、含泥量 B、磨耗值 C、针片状颗粒含量 D、磨光值 11、中砂的细度模数MX为。（） A、3.7～3.1 B、3.0～2.3 C、2.2～1.6 D、1.4 12、矿质混合料的最大密度曲线是通过试验提出的一种。（）
高炉上料自动控制系统
高炉上料自动控制系统 【摘要】本文主要论述了罗克韦尔控制系统在包钢万腾钢铁1#高炉中的应用。对自动控制系统的组成、硬件配置、控制过程及控制功能的实现进行了详细阐述。 【关键词】罗克韦尔控制系统；装料控制；布料控制 0 概述 高炉上料装置是生产中的重要环节，提高其自动化水平，可以大大减轻工人劳动强度，提高生产效率，同时通过原料的精确配比，又可提升产品的品质和质量。高炉上料自动控制系统采用PLC完成所有的顺序控制过程、数据采集、自动调节、事故处理及报警等工作。计算机负责监控和人机对话，PLC和计算机通过光纤进行通讯，进行动态数据交换，实现点对点通讯，控制与监控分开，可靠性高。 1 上料系统的控制方案 万腾钢铁1#高炉上料控制系统分为槽下配料和小车上料及炉顶布料三部分构成，采用的是卷扬小车自动上料，炉顶是单罐式无料钟炉顶，槽下矿槽为单列左右对称布置，高炉料车卷扬采用的是两套变频传动，互为备用。溜槽布料倾角和节流调节采用比例阀控制，炉顶探测料面采用2根变频调速垂直探尺。炉顶其它设备采用的是液压传动。溜槽、料溜调节阀的位置检测装置采用的是三个增量型编码器。在上料过程中，炉料先投进受料斗里，随后放入料罐中，在这个过程中，由于高炉不能和大气相通，通过控制炉顶放散阀、均压阀、上密阀、料斗翻板、下密阀、料流阀的顺序开关来实现高炉的正常下料，通过控制α、β、γ来实现高炉布料。 根据高炉上料系统的工艺要求，综合考虑控制的可靠性及实用性，其设计方案如下。 高炉上料自动控制系统由一套冗余PLC及三个远程I/O站组成。CPU机头及高炉炉顶I/O位于高炉主控楼PLC室，CPU、电源模块及通讯模块采用冗余方式。炉顶远程I/O主要控制炉顶设备及布料器、探尺等炉顶设备。槽下设备远程I/O站位于矿槽主控楼，主要控制槽下配料设备以及槽下液压站设备。卷扬远程I/O站位于卷扬液压站，主要控制炉顶液压站及与卷扬西门子300PLC的硬连接控制。矿槽除尘远程I/O站，主要控制矿槽除尘风机、仓壁振动器及刮板机等除尘系统设备。 2 控制系统的硬件配置 整个上料系统包括一套冗余PLC系统和三个远程I/O站。冗余PLC包括CPU
第三章高炉内的还原过程
第三章高炉内的还原过程 第一节炉料的蒸发、挥发和分解 一、水分的蒸发 炉料中的水以吸附水和化合水两种形式存在。吸附水存在于热烧结矿以外的一切炉料中，吸附水一般在l05℃以下即蒸发。吸附水蒸发对高炉冶炼并无坏处，因为炉喉煤气温度通常大于200℃，流速也很高，炉料中的吸附水在炉料入炉后，下降不大的距离就会蒸发完，水的蒸发仅仅利用了煤气的余热，不会增加焦炭的消耗；同时因水分的蒸发吸热，降低了煤气温度，对装料设备和炉顶金属结构的维护还带来好处。此外，煤气温度降低，体积减小，流速也因之降低，炉尘吹出量随之减少。在实际生产中，往往因炉顶温度过高，而向炉料或炉喉内打水以降低煤气温度。 二、碳酸盐分解 炉料中碳酸盐主要来自石灰石(CaC0 3)、白云石(MgC0 3 )，有时也来自碳酸铁(FeCO 3 ) 或碳酸锰(MnCO 3 )。 1．碳酸盐的分解当炉料加热时，碳酸盐按FeCO 3、MnC0 3 、MgCO 3 、CaCO 3 的顺序依次 分解。碳酸盐分解反应通式可写成： MeCO 3 = MeO十CO 2 一Q 反应式中Me代表Ca、Mg、Fe及Mn等元素。 碳酸盐的分解反应是可逆的，随温度升高，其分解压力升高，即有利于碳酸盐的分解。 高炉冶炼最常见的碳酸盐是作为熔剂用的石灰石。石灰石的分解反应为：
CaC0 3＝CaO十CO 2 —42500×4.1868kJ 反应发生的条件是：当碳酸钙的分解压力(C0 2分压)PCO 2 大于气氛中C0 2 的分压PCO 2 时，该反应才进行。 CaCO 3在高炉内的分解温度与炉内总压力和煤气中C0 2 分压有关。据测定表明，石灰 石在高炉内加热到700～800℃开始分解，900～1000℃达到化学沸腾。 石灰石的分解速度和它的粒度有很大关系。因为CaCO 3 的分解是由表及里，分解一 定时间后，在表面形成一层石灰(CaO)层，妨害继续分解生成的C0 2 穿过石灰层向外扩散，从而影响分解速度。当大粒度分成若干小块时，比表面积增加，在相同条件下，分解生成的石灰量增多，未分解部分减少，粉状的石灰石在900℃左右即可分解完毕，而块状的要在更高的温度下才能完全分解。粒度愈大，分解结束的温度愈高。此外CaO层的导热性差，内部温度要比表面温度低；粒度愈大，温差愈大。因此，石灰石因块度的影响，分解完成一直要到高温区域。 2．碳酸盐分解对高炉冶炼的影响及其对策 碳酸盐在高炉内若能在较高部位分解，它仅仅消耗高炉上部多余的热量，但如前述 CaCO 3 若在高温区分解，必然影响到燃料的过多消耗。其影响可按以下分析进行估量： (1)CaCO 3分解是吸热反应，1kg CaCO 3 分解吸热425×4．1868kJ，或者每分解出1kgC0 2 吸热956×4．1868kJ。 (2) CaCO 3在高温区分解出的C0 2 ，一般有50％以上与焦炭中的C发生气化(溶损) 反应： C0 2 十C＝2CO一39600×4．1868kJ／kg分子 反应既消耗C又消耗热量。因耗C而减少了风口前燃烧的C量，(两者在数量上是相当的)即减少了C燃烧的热量： C十1/202＝CO十29970x4.1868U／kg分子 两项热量之和为69570×4．1868kJ／kg分子， (3)CaCO 3分解出的CO 2 冲淡还原气氛，影响还原效果。 综上分析，CaCO 3 分解造成热能损失，又影响还原和焦炭强度。据理论计算以及实践经验表明，每增加100KG石灰石，多消耗焦炭30KG左右。 为消除石灰石作熔剂的不良影响，可采取以下措施： a、生产自熔性(特别是熔剂性)烧结矿，使高炉少加或不加熔剂，实现熔剂搬家; b、缩小石灰石粒度，改善石灰石炉内分解条件，使入炉熔剂尽可能在高炉内较高部位完成分解； c、使用生石灰代替石灰石作熔剂.
高炉矿槽炉顶上料系统的工艺流程
本文介绍了莱钢1#1000m3高炉矿槽炉顶上料系统的工艺流程，施耐德公司昆腾系列PLC控制系统的特点、硬件组态及软件功能，并详细介绍了该PLC控制系统的主要控制功能。 Abstract：This paper mainly discuss the process control system of feeding syste m for blast furnace based on Schneider TSX Quantum series PLC. Configuration so ftware Concept2.6 are adopted to monitor and manage process data. The whole sys tem well satisfies the technical requiments for control. 关键词：PLC；自动控制；上料系统；昆腾 Key words：PLC；automation；feeding system；Quantum 1、概述 莱钢1#1000m3高炉2005年投产，矿槽炉顶上料系统设计采用施耐德公司昆腾系列PLC，该控制系统实现了对矿石、球团、烧结、焦碳等原料的自动称量，并完成称量误差的自动补偿；实现了炉顶各阀门的顺序自动开关，α、β、γ的角度自动设定以及其他相关辅助设备的自动控制；实现了对高炉矿槽炉顶上料系统的数据采集、数据显示与数据控制。该系统投运以来，运行稳定，效果良好。 2、高炉矿槽炉顶上料系统工艺流程简述 2.1 槽上控制工艺流程： 高炉槽上设计13个料仓，4个烧结矿仓(3#、4#、5#、6#)，2个焦炭仓（7#，8#），3个球团仓（9#、10#、11#），2个杂矿仓（1#、2#），1个焦丁仓。 槽上有3条打料皮带机，每条皮带机对应一辆卸料小车，采用卸料小车可以将胶带机输送的原料卸至不同的料仓，当采用卸料小车进行卸料时，卸料小车先开至所选择的料仓上方，然后启动胶带机，原料就经卸料小车卸到小车下方的料仓内。 2.2 槽下控制工艺流程： 高炉槽下设两个大烧结矿仓，两个小烧结矿仓，两个杂矿仓，三个球团仓，一个备用仓。每个矿仓下都有振动筛，筛除小于5mm的碎矿，大烧结矿仓的矿经过筛分后分别进入料坑的左右中间称量斗，小烧结矿仓的矿经筛分后分别进入各自配套的称量斗，然后经矿石皮带机集中运送，经料坑上方的翻板进入料坑中的矿石中间斗，经筛分后的5mm烧结矿经返矿皮带机运到碎矿仓。 焦炭设左右两个焦仓，仓下装有振动筛和振动给料机，焦炭经筛分后，大于20mm的块焦，分别直接进入料坑内的左右焦炭称量斗，筛下小于20mm的碎焦经SJ1、SJ2胶带机倒运
第三章集料
【第三章集料】 55、沥青混合料（含 SMA10）的粗细集料的界限尺寸是 2.36mm，水泥混凝土、路面基层和 SMA13 以上的粗细集料的界限尺寸是4.75mm。集料最大粒径指100%通过，集料公称最大粒径是指筛余量不超过10%，集料取样量的多少取决于集料将要进行的试验项目和公称粒径的大小，试验用量的多少取决于具体试验要求和公称粒径的大小。56、表观密度（又称视密度）ρa：表观体积是集料自身实体体积和闭口孔隙体积之和； 毛体积密度ρb：单位毛体积是集料自身实体体积、闭口孔隙体积和开口孔隙体积之和； 表干密度ρs：体积是单位毛体积，表干质量是粗集料表面干燥而开口孔隙中充满水的质量； 堆积密度ρf：单位堆积体积是集料自身实体体积、闭口孔隙体积和开口孔隙体积，以及颗粒之间的孔隙体积。 57、粗集料的技术性质：描述级配的相关参数包括分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率。针片状颗粒的判断方法：用于水泥混凝土时，采用针状或片状规准仪；用于沥青混合料时，采用游标卡尺测量最大长度方向与最小厚度方向的尺寸之比大于等于 3 的颗粒。粗集料的力学性质主要是抗压碎能力和磨耗性两大指标，当用于表层路面时，还涉及磨光值和磨耗值。磨耗性采用洛杉矶磨耗试验法，仪器是洛杉矶磨耗仪；磨耗值又称磨耗率，采用道瑞磨耗试验机。磨耗值越小，集料抗磨耗性能越好；磨光值越高，抗滑性越好。石灰岩为
碱性集料，花岗岩为酸性集料，二氧化硅含量大于 65%属于酸性集料；低于 52%为碱性集料，介于中间为中性集料。 58 、累计筛余百分率+ 通过百分率=100 ，粗度是描述砂粗细程度的一项指标，用细度模数表示=（A2.36+A1.18+A0.6+A0.3+A0.15）-5A4.75/100-A4.75。（A 指筛上的累计筛余）粗砂、中砂、细砂、特细砂的细度模数依次是 3.1~3.7、2.3~3.0、1.6~2.2、0.7~1.5。有害物质包括泥或泥块、有机质、云母、轻物质、三氧化硫和氯离子等。沥青混合料用粗集料的压碎值要求为 26、28、30；洛杉矶磨耗损失为 28、30、35；吸水率为 2、3、3；针片状颗粒含量检测分为总的混合料为 15、18、20、9.5mm 以上颗粒、9.5mm以下颗粒。 59、粗集料密度试验（网篮法）：将待测试样过 4.75mm 的筛，将所需试样放入盛水皿中，注入清水，高出试样至少 20mm，在室温下保持浸水 24h；将吊篮浸入流水槽中，控制水温在 15~25℃的范围，一般烘干时间不少于 4~6h，表观相对密度=ma/（ma-mw），毛体积相对密度=ma/（mf-mw），表干相对密度=mf/（mf-mw），其中 ma 是集料烘干质量，mw 是集料水中质量，mf 是集料饱和面干质量。粗集料的吸水率精确至 0.01%，密度精确至小数点后 3 位，密度重复性试验精度要求两次结果相差不超过 0.02，吸水率不超过0.2%。试验时环境温度应保持在 15~25℃，并且试验过程中温度波动应不超过 2℃。60、粗集料堆积密度和空隙率试验：振动台频率为 3000 土 200 次/min，负荷下的振幅为 0.35mm，空载时振幅为 0.5mm。松装堆积密度试验中，要求铁锹下沿离容量筒上口的距离在 50mm 左右；紧装振
详细到哭 高炉炼铁工艺的系统组成 大系统让你更了解高炉
详细到哭！高炉炼铁工艺的系统组成！10大系统让你更了解 高炉！ 高炉炼铁工艺的系统组成：原料系统、上料系统、炉顶系统、炉体系统、粗煤气及煤气清洗系统、风口平台及出铁场系统、渣处理系统、热风炉系统、煤粉制备及喷吹系统、辅助系统(铸铁机室及铁水罐修理库和碾泥机室)。高炉炼铁主要工艺流程如图1-1所示。 一.原料系统 (1)原料系统的主要任务。负责高炉冶炼所需的各种矿石及焦炭的贮存、配料、筛分、称量，并把矿石和焦炭送至料车和主皮带。原料系统主要分矿槽、焦槽两大部分。矿槽的作用是贮存各种矿石，主要包括烧结矿、块矿、球团矿、熔剂等，其矿槽槽数及大小应根据各矿种配比及贮存时间确定，一般烧结矿贮存时间不小于10h，块矿、球团矿、熔剂等贮存时间相对更长一些。贮焦槽的作用是贮存焦炭，其槽数及大小根据焦比和贮存时间确定，一般焦炭贮存时间在8?12h。(2)矿槽和焦槽的形状及结构。一般上部为正方体或长方体钢筋混凝土结构，下部为平截锥体钢筋混凝土结构或钢结构。也有的厂矿槽和焦槽为全钢结构。焦矿槽一般设有耐磨衬板，主要有铸铁衬板、铸钢衬板、合金衬板、陶瓷橡胶衬板、铸石衬板等。其中，铸石衬板采用的最为广泛。(3)原料来源及
槽上运输方式。烧结矿、球团矿、焦炭分别来自烧结厂、球团厂、焦化厂，块矿、熔剂等来自原料厂，运输方式有胶带运输机、汽车、火车和吊车等，后两者已很少见了，用胶带运输机的高炉最多。(4)原料系统的工艺流程。焦炭、烧结矿等原料应根据高炉炉料的配比及贮存时间的要求由皮带机 等输送到焦、矿槽，焦、矿槽槽下根据高炉料批按程序组织供料，供料时，槽下给料机将炉料输送至振动筛进行筛分，合格粒度的炉料进入称量漏斗称量，返矿、返焦，由皮带或小车输送到返矿槽或返焦槽，再由皮带机或汽车运至烧结厂或焦化厂。炉料在称量斗按料批大小进行称量后，由主供矿、供焦皮带输送至料车或主皮带，再输送至炉内。为了节约焦炭资源，返焦一般还进行二次筛分，将5mm以上的焦丁回收利用，随烧结矿一起进入炉内，代替部分焦炭。(5)焦、矿槽的布置形式。焦、矿槽的布置形式多种多样，采用斜桥料车上料的高炉其焦槽与矿槽一般采用一列式布置，也可以是并列式布置。采用皮带上料的高炉，其焦槽、矿槽之间一般采用并列式布置，各自形成独立系统。就焦槽、矿槽本身而言，可以是一列式，也可以是共柱并列式，实际情况以一列式布置为主。(6)现代高炉焦矿槽的技术特点：1)完善的筛分设施，槽下设置高效的筛分系统，不但焦炭、烧结矿槽下设置振动筛，许多高炉甚至在球团和块矿槽下也设置有振动筛，尽量减少粉矿、粉焦进入炉内给高炉带来不利影响。2)
高炉上料工艺
工艺流程 系统设计指导思想 炼铁生产过程是在高炉内进行的一系列复杂的还原反应的过程，炉料（矿石、燃料和熔剂）从炉顶装入，从鼓风机来的冷风经热风炉加热后，形成高温热风从高炉风口鼓入，随着焦炭燃烧产生的热煤气流自下而往上运动，而炉料则由上而往下运动互相接触进行热交换，逐步还原，最后在炉子的下部还原成生铁，同时形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣，分别由出铁口和出渣口放出。 高炉自动化过程主要包含高炉本体控制、给料和配料控制、热风炉控制，以及除尘系统控制等。高炉自动化的目的，主要是保证高炉操作的四个主要问题：正确配料并以一定的顺序及时装入炉内；控制炉料均匀下降；调节炉料分布及保持其与热煤气流的良好接触；保持高炉整体有合适的热状态。高炉自动化系统主要包括仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用计算机。仪表控制系统和电气控制系统通常由DCS或PLC完成。 高炉上料系统是指从槽下供料到炉顶的设备将物料（烧结矿、焦炭等）装入炉内的全过程。该系统有4个杂矿仓、4个球团矿仓和6个烧结矿仓，烧结矿仓、球团矿仓经振动筛，杂矿仓经给料机后，按配料料单规定送称量料斗称量以后放料，由相应的皮带送到地坑称量漏斗。1#-4#四个焦炭仓下各有一台振动筛，焦炭没有中间称量漏斗，经振动筛直接送地坑的焦炭称量漏斗。地坑有左焦、左矿、右焦、右矿4个称量斗。料车到料坑后，坑斗把料放入料车，坑斗闸门关到位并且炉顶备好后，料车启动。两台料车按生产要求将槽下各种物料，由料车卷扬机提升到炉顶。经炉顶受料斗阀、上密封阀、节流调节阀、下密封阀，再经布料槽将物料均匀地布到炉内。 称量自动化控制系统
焦炭部分控制过程为：按周期设定自动选仓，在具备上料的条件下(坑斗为空，闸门关到位)，自动启动振动筛对焦坑斗受料。达到设定重量的控制值时停止，延时称量完毕等待放料。碎焦则经返1#碎焦皮带运到碎焦仓。 矿石部分则以烧结矿简述其控制过程：选取某烧结矿槽后在具备上料的条件下(漏斗为空，闸门关到位)，开动振动筛把烧结矿卸入称量漏斗，当重量达到控制值时，停止振动筛，延时称重完毕。通常除空置和检修某个料槽外，各矿槽都是装满称重完毕的炉料待机卸料的[2]。放料时打开漏斗闸门，矿石落入1＃矿皮带或2＃矿皮带。当漏斗重量降到料空值时认为放料完毕，关闭闸门。皮带把矿石装入1＃矿石坑斗或2＃矿石坑斗。烧结矿经振动筛筛分后，筛下碎矿则经返碎矿皮带运到返矿仓。 卷扬及炉顶自动化 主卷扬机由两台电机拖动，根据料批程序自动控制；设备安全联锁控制，料车到料坑底发出到位信号，开始一个中间仓选仓自动过程后，料斗闸门打开，当料空且闸门关好后，发出上行信号；当每批料中第一车料到达上密封阀检查点时，检查上密是否关好，若未关好，料车停止，条件满足后，继续上行，将料装入受料斗；当料满且满足条件后，打开放散阀卸压，通过受料斗闸门及上密封阀向料罐装料，装料完毕，关闭料斗阀、上密封阀及放散阀，探尺探料降至规定料线深度提探尺，提尺同时打开两个均压阀向下罐均压，布料器倾动到位，打开下密封阀，在溜槽到达步进角位置时打开料流调节阀，用其开度大小来控制料流速度，炉料由布料溜槽布入炉内。布料溜槽每布一批料，其起始角均较前批料的起始角步进60°或120°。
砂石骨料与混凝土的关系
砂石和混凝土质量的关系 我国在传统上把砂石称作混凝土的骨料，是因为岩石强度很高，对混凝土强度起很大作用，于是对砂石的选择主要看重强度，有解理的岩石，破碎的颗粒越小，针片状颗粒越多，致使公称粒径5mm～10 mm的颗粒需水量很大，其结果，名义上的“连续级配”实际上其中5 mm～10 mm的颗粒几乎没有。由此也可以说，造成石子现状也是用户误导的结果。双方对砂石在混凝土中的作用的理解都有误。 骨料和混凝土强度的关系 过去，在主要使用塑性混凝土的情况下砂石强度确实会不同程度地影响混凝土的强度；上世纪50年代末我国曾经有构件厂使用过干硬性混凝土，水灰比低、浆体含量少，拌和物没有坍落度，用V-B稠度仪检测时，工作度为20秒以上，只能用于预制构件，在高频振动台上加压强力振捣，工人劳动强度大，噪声震耳，而且能耗很大，不久就不再生产了。这样的混凝土强度取决于石子强度和浆体-石子界面的粘接强度，石子对混凝土强度的贡献显而易见。当时，一般使用低塑性混凝土(坍落度10 mm～30mm)和塑性混凝土(坍落度30 mm～50 mm、50 mm～70mm、90 mm～90mm)；上世纪初开始使用流态混凝土（坍落度100mm以上）；石子对混凝土强度的作用随浆骨比的增大而减小。在泵送混凝(坍落度150mm以上，当前普遍都超过200mm),石子在混凝土中呈悬浮状态，混凝土的强度基本上与骨料强度无关。现在用颗粒强度很低的轻骨料(陶粒)已配制出高强(C50以上)泵送混凝土就是明证。在现代混凝土中，砂石在混凝土中的作用主要不是强度，但却是不可没有的关键角色。
然而，当水胶比一定时，砂石用量和粒径影响混凝土中界面过渡区的厚度和数量，因此对混凝土的强度有影响。 当水胶比很大时，石子粒径对强度的影响不显著，水胶比越低，影响越大。水胶比一定时，净浆强度高于砂浆强度，砂浆强度高于混凝土强度。 砂石在混凝土中的骨架作用主要是稳定体积 大多数混凝土用的普通岩石线胀系数为5×10-6～13×10-6/℃，而硬化硅酸盐水泥净浆线胀系数为11 ×10-6～20×10-6/℃，二者相差约1倍。如果没有骨料，水泥净浆硬化后会产生很大的收缩，稍有约束，就会严重开裂。 混凝土的收缩Sc与水泥净浆收缩Sp之比取决于骨料含量a: Sc= Sp(1-a )n （ n为经验系数，变动于1.2～1.7，与骨料弹性模量有关）。由图5可见，混凝土水灰比越大，骨料用量对混凝土收缩的影响越大。在图6中可见，对混凝土塑性收缩影响的规律也是净浆＞砂浆＞混凝土，而混凝土水泥用量越大（骨料越少）影响越大。骨料对混凝土自收缩影响的规律也如此。 骨料粒径和粒形对混凝土其他性能的影响 粒径的影响 骨料粒径与混凝土渗透性和抗冻性的关系。骨料水灰比越大，骨料粒径对混凝土渗透性的越大，砂浆的这种影响最小；骨料粒径大会降低混凝土的抗冻性。
石料与集料习题
一、填空题 1．同一种材料的真实密度，表观密度和堆积密度中，为最大，为最小。 2．石料的抗压强度主要取决于其、结构及。 3.石料的单轴抗压强度是把石料制成：路面工程用尺寸为的试件，桥梁工程用尺寸为的试件，按标准方法对试件进行处理后测得的单轴抗压强度。 4. 沥青用集料压碎值是指：将粒径为mm的集料试样装入标准量筒里，按规定的方法夯实和加载，然后用筛孔尺寸为mm的筛对其进行筛分，留在筛上的质量与总质量之比的百分率。 水泥用集料压碎值是指：将粒径为mm的集料试样装入标准量筒里，按规定的方法夯实和加载，然后用筛孔尺寸为mm的筛对其进行筛分，留在筛上的质量与总质量之比的百分率。 5. 石料磨耗率的两种试验方法中，我国标准规定以试验法为标准方法。 6. 路用石料的技术等级主要按其测定的和进行划分。 7. 水泥混凝土中粗细集料的分解尺寸为___________mm，沥青混凝土中粗细集料的分解尺寸为___________mm。 8. 称取堆积密度为1400kg／m3的干砂200g，装入广口瓶中，再把瓶子注满水，这时称重为500g。已知空瓶加满水时的重量为377g，则该砂的表观密度为____________g／cm3，空隙率为____________％。 9. 其他条件相同情况下，在混凝土中使用天然砂与使用人工砂相比，使用_____砂所需水泥用量较多，混凝土拌合物和易性较_____。 10. 花岗岩变质后其性能有所_____，石灰岩变质后，性能有所_____。 11. 材料的密度是指材料在_________状态下单位体积质量；材料的表观密度是指材料在_________状态下单位体积的质量。 12. 量取10L气干状态的卵石，称重为14.5kg；又取500g烘干的该卵石，放入装有500mL水的量筒中，静置24h后，水面升高为685mL。则该卵石的堆积密度为_________，表观密度为_________，空隙率为_________。