沥青加工工艺

1前言

国投新集能源股份有限公司新集一矿西副井马头门底板下段立井井壁位于以泥岩为主的软弱岩层。泥岩易风化且遇水膨胀，当井筒掘砌后，周边围岩松动圈在产生、发展过程中出现碎胀变形的同时，破裂岩体产生宏观裂隙，从而导致围岩强度降低，松动圈再次扩大，并且加剧了具有膨胀性岩石的物理化学膨胀和力学膨胀，体积成倍增加，其过程中的岩体膨胀变形压力巨大。此时，如立井井壁无法承载巨大的膨胀压力，将造成混凝土井壁开裂破坏，因此，泥岩的吸湿膨胀特性可能会导致井壁结构失效。

为保证新集一矿西副井马头门处立井井壁施工的安全可靠性，项目部针对该段软弱岩层，提出采用新型井壁结构，其中沥青板调压滑动层是一种重要复合材料，为确保其力学特性满足设计要求，安徽理工大学地下工程结构研究所在其配合和性能试验基础上，专门进行了加工工艺研究，具体报告如下。

2沥青滑动层材料性能要求

本复合材料的性能是根据材料在新型井壁结构中的作用，并参考以往经验和国内外有关资料，并通过实验试验而确定。

对于调压滑动层材料，由于在井壁外起调压、滑动和缓冲作用，所以要求其具有一定的流变性，适当的压缩性，并具有一定的强度。也就是说，此材料的使用，既要满足易于地层与井壁间滑动以及调整不均匀地压，以改善井壁受力情况，因此应具备一定的流变性和可压缩性；又要具有一定的强度，方便施工搬运等。

根据多种材料，多种配合的反复试配及筛选，参照要求的性能指标，最后决定采用三种材料复合即沥青、珍珠岩和粉煤灰。然后又经过进一步的配制得出一种最佳配合比，其物理力学性能指标如下表（表1）

表1沥青调压滑动层材料的物理学参数

使用材料配比容重（千克／立方米）

1:0.4:1.1 1093

沥青+膨胀珍珠岩+粉

煤灰

抗压强度（MPa）

抗剪强度（MPa）试压温度（℃）

压缩30％压缩50％

0.8 1.1 ﹤0.50 20

3材料特性及来源

沥青滑动板材料以石油沥青油-100甲（或乙）作为粘结材料，膨胀珍珠岩和电厂粉煤灰为其粗细骨料，它们的理化指标及其用量分别由下列表给出。

表2沥青材料的物理性能及技术标准

项目100号甲100号乙

针入度（25℃，100g）1／10mm 81-120 81-120

延度（25℃）cm，不小于80 60

软化点（环球法）℃，不小于40 40

溶解度（三氯甲浣，四氯化碳或萃）％99 99

不小于

蒸发损失（160℃ 5b）％不大于 1 1

蒸发后针入度比％不小于60 60

闪点（开口）℃，不低于200 200

水分％，不大于0.2 0.2

表3膨胀珍珠岩材料的化学成分

Si02 A120 C80 K20 Ka20 Fe20 Kg0 烧失量75.44 14.23 1.51 4.28 2.45 0.73 0.27 1.03

表4膨胀珍珠岩材料的物理性能

项目单位指标项目单位指标

容量Kg／m3﹤80 常温导热

系数Kca1／

m.h. ℃

﹤0.045

使用温度℃-200-800 M／mc﹤

0.0523 含水率％﹤2 颗粒粒径大

于2.5毫米的不超过

5％，粒径小于0.15毫

米的不大于8％所使用的粉煤灰要求燃烧较为完全，色浅的粉末状干燥物。

表5每立方沥青滑动层各材料用量

用量

名称

重量（Kg）体积(m3)

400 0.379

石油道路沥青油-100

甲、乙

膨胀珍珠岩160 2.001

粉煤灰440 0.65 注：在生产过程中三种材料均应考虑15％的损耗

各种材料来源广泛，沥青各地石油公司有售；膨胀珍珠岩在南京化机三厂保温材料分厂、杭州保温材料厂等许多地方都生产；粉煤灰为火力发电厂工业废料可就近取材。

3加工工艺

3.1沥青融化

把欲融化的沥青破碎成小块，称取并记录重量后放入加热容器（可以是容量较大的铁锅，这样方便拌料）中。加热，待沥青完全融化后，继续加热至冒泡，维持二、三分钟，让沥青中水份尽可能地挥发，但应注意不可过火烧焦。

3.2材料拌合

按比例称取已经脱水或晒（烘）干的粉煤灰和膨胀珍珠岩材料，掺在一起翻动几次，基本拌匀，然后一次加入融化的沥青中迅速搅拌，直至均匀。当环境温度较低时。搅拌过程中要继续加热，以减少拌合难度。环境温度在2℃0以上，可不加热。

一次拌合量不宜过多，要根据用料速度灵活掌握。

3.3材料成型

将拌好的沥青拌合物放置冷却至30-40％即可入模压制。拌合可用人工、铲子（一次拌合量大，还可配合使用扒子等工具）进行。

加工工艺流程如下：

3.3.1模具擦油

为防止沥青拌合料与压制模具间粘连，增加脱模难度，甚至脱碎压成品而不能正常生产，每压一块前都应在模具内表面擦一层黄油或凡士林，也可用滑石粉代替，用滑石粉时不需要像黄油那样完全涂抹，只需抓一把滑石粉撒入模内即可迸满模具，这样可以提高成型速度和效率。

3.3.1入模

把称量好的松散材料放入模具中，若模具中的添料厚薄不均，应略加摊平方可压制。入模前要控制拌合料的入模温度，拌合料温度过高易粘模和压头，脱模和脱模后压成品易于变形；拌合料温度过低，压制比较困难，不易压实，所需压力大。

入模温度将受到环境温度、成型速度、成型尺寸脱模润滑剂的制约，因此，要视实际生产条件而定，应在生产实践中，合理地选择适宜温度。

3.3.3压力机压制成型

压力机压制时，加力过程要缓慢进行，不得瞬间冲击，以使材料在模具中有充分的时间调整均匀，方可饱满，加压时间可控制在10-20