温拌橡胶沥青混合料

温拌橡胶沥青混合料（精选9篇）

温拌橡胶沥青混合料 第1篇

温拌沥青混合料指在沥青中加入温拌沥青改性剂, 通过降低结合料的高温黏度来降低混合料的拌和温度和压实温度, 达到节约能源, 减少拌制厂气体的排放, 改善工厂和施工现场的工作状况。

温拌橡胶沥青结合料是指在橡胶沥青中融入温拌料的技术。大量的研究表明, 橡胶沥青的拌和和压实温度要远远高于普通沥青混合料。笔者在橡胶沥青中加入温拌沥青改性剂来降低橡胶沥青的拌和和压实温度, 以改善其在施工温度下过于黏稠以至影响施工性能的问题, 并同时改善其它路用性能指标。

1 温拌橡胶沥青应力吸收层级配设计

作为应力吸收层结构, 其厚度通常在2c m左右, 为保证摊铺的均匀性及提高混合料的低温韧性, 必须使用粒径较小的混合料;但现行规范中的砂粒式混合料的高温稳定性下较差, 通常仅适用于非机动车道, 在大交通量的道路上使用小粒径的沥青混合料时, 还必须考虑其在高温下抵抗荷载变形的能力;因此必须对应力吸收层的级配进行设计。

橡胶沥青应力吸收层中的碎石宜选用优质玄武岩, 应洁净、干燥、无风化、无杂质, 满足表1的技术要求。

过高的施工温度不仅将导致施工能耗和成本的增加, 同时将在施工现场排放出大量有害气体。为了降低施工期的有害气体排放, 笔者引进了温拌技术。

为降低橡胶沥青的施工温度、减少施工过程中的烟尘排放、提高现场碾压效果, 本项目引进了温拌技术。选用了上海诚鸿到了材料有限公司的SAK温拌剂。分别采用1%、2%和3%的掺量制备温拌橡胶沥青, 测定其黏度, 试验结果如图1所示。

由图2试验结果可以看出, 在相同温度下, 随着温拌剂掺量的增加, 胶结料的黏度下降。本次试验中较为适宜的温拌剂掺量为2%。

依据各项原材料的试验结果, 制备橡胶沥青混合料试件, 试验温度控制如表2所示:

在已有的骨架密实型粗集料级配的基础上, 通过不同级配的细集料对混合料性能的影响, 其中重点研究混合料的高温性能。首先根据密实骨架理论, 进行粗集料级配设计, 由于细集料主要与沥青形成胶浆, 填充粗集料的空隙, 并将其黏结在一起, 所以细集料的级配与混合料性能密切相关, 通过对4组不同的级配进行常规马歇尔试验, 然后再进行车辙试验, 最后对细集料级配不同的各种骨架密实型作综合评价, 选出高温性能最好的应力吸收层混合料级配见表3。

依据已有试验结果, 本次试验重点对油石比分别为6.5%和6.0%的两组混合料的性能进行了检验。试验结果如表4所示。

由表4述试验结果可以看出, 油石比为6.0%时, 混合料的空隙率为2.5%, 马歇尔稳定度为1 3.2 k N;当油石比增加到6.5%时, 空隙率下降到1.8%, 稳定度下降到11.3 k N。

2 温拌橡胶沥青应力吸收层混合料高低温性能验证

为进一步测试混合料的性能及评价其高温稳定性, 采用上述配合比, 进行混合料的车辙试验。试验结果如表5所示。

由表5所述试验结果可以看出, 两组混合料均具有良好的高温稳定性。综合混合料的各项性能, 建议混合料的油石比为6.1%。

为进一步验证橡胶应力吸收层的低温性能, 采用SHRP的约束试件温度应力试验仪 (TSRST) 对不同混合料的低温断裂温度进行了测试。

TS RS T试验是将棱柱状试件固定在刚性的上下拉头上, 并利用液氮按规定速度降低试件的温度, 随着温度的降低, 试件内的温度应力将不断增加;当温度应力增加到试件的抗拉强度时, 将导致试件的断裂, 因此TSRST试验也被称为冻断试验。根据美国SHR P的研究成果, T S RS T试验能够有效的模拟沥青路面的低温开裂情况。

为了对比分析橡胶沥青混合料的低温性能, 本课题分别采用SBS改性沥青制备了AC-1 3混合料和SMA-1 3混合料, 并与橡胶沥青混合料进行对比。冻断试验结果如图4所示。可以看出, 随着温度的降低, 各混合料内的温度应力均呈增加趋势, 并且当温度降低到-1 0℃后, 温度应力的累计速度明显增加;当应力超过试件所能承受的极限时, 将导致试件的断裂。

由于采用了相同的沥青胶结料, AC-13和SMA-13混合料的冻断温度基本相同, 为-2 0℃~-2 1℃, 但由于SMA混合料中的粉胶比高于AC混合料, 也即自由沥青含量较少, 因此SMA混合料的温度应力上升相对较快, 同时其可承受的温度应力也高于A C混合料。

橡胶沥青混合料的温度应力上升曲线与SMA混合料类似, 其原因可能是两者均属于骨架密实型结构;但橡胶沥青混合料的承受的最大温度应力明显高于SMA混合料, 提高了近50%, 从而使橡胶沥青混合料的冻断温度降低到了-2 6℃。冻断试验结果进一步明确表明橡胶沥青混合料具有非常好的低温抗裂性能。

3 结语

3.1试验结果表明, 随着橡胶颗粒的加入, 沥青胶结料的高温性能和低温性能均有明显改善。橡胶沥青作为应力吸收层对反射裂缝的抑制作用明显。

3.2为降低橡胶沥青的施工温度、减少施工过程中的烟尘排放、提高现场碾压效果, 通过对橡胶沥青胶结料粘温曲线的测定, 确定温拌剂掺量为2%。

3.3本文分别通过车辙试验和冻断试验, 检验和验证橡胶沥青应力吸收层混合料具有良好的高温稳定性和低温抗裂性。

摘要：本文通过在橡胶沥青中加入温拌沥青改性剂, 使得橡胶沥青的拌和和压实温度得到明显降低, 原来橡胶沥青按常规施工过于黏稠以至影响施工性能的问题得到明显改善, 同时其高温稳定性及低温抗裂性也能得到明显提高。

关键词：橡胶沥青,应力吸收层,高温稳定性,低温抗裂性

参考文献

[1]符冠华.沥青混凝土加铺层改造旧水泥混凝土路面的应用研究[D].南京东南大学, 2001

[2]胡富国.水泥混凝土路面加铺设计[D].南京东南大学, 2000

[3]中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准.JTG B01～2003

[4]黄仰贤著, 余定选, 齐诚译.路面分析与设计.人民交通出社, 1998年5月

[5]刘悦, 旧水泥混凝土路面沥青加铺层温度应力分析[D].西安公路交通大学, 2000

[6]高维成.水泥混凝土路面疲劳特性研究[D].西安公路交通大学, 2000

[7]薛忠军.旧水泥路面加铺超薄沥青层综合技术的研究.哈尔滨工业大学, 2007年6月

[8]王宏畅.半刚性基层沥青路面两阶段设计方法研究[D].南京:东南大学, 2005

温拌橡胶沥青混合料 第2篇

（）温拌技术经济性最高 A.化学添加剂 B.有机添加剂 C.机械发泡类 D.沸石类 答案:C

您的答案：C 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第2题

温拌技术改善了混合料的（）A.和易性 B.裹覆性 C.可压实性 D.全选 答案:D

您的答案：D 题目分数：3 此题得分：3.0 批注：

第3题

机械发泡类温拌技术的发泡用水量是沥青质量的（）A.1%~2% B.2%~3% C.3%~4% D.4%~5% 答案:B

您的答案：B 题目分数：3 此题得分：3.0 批注：

第4题

机械发泡温拌技术适合于（）A.普通沥青 B.改性沥青 C.橡胶沥青 D.全选 答案:D

您的答案：D 题目分数：3 此题得分：3.0 批注：

第5题

沥青发泡的评价指标是（）A.膨胀率与半衰期 B.粘度与针入度 C.粘度与延度 D.针入度与延度 答案:A

您的答案：A 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第6题

沥青加热发泡温度是（）A.140~150度 B.150~155度 C.155~160度 D.160~165度 答案:D

您的答案：D 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第7题

沥青发泡的影响因数是（）A.发泡温度 B.用水量 C.水温 D.沥青种类 E.来源 答案:A,B,C,D

您的答案：A,B,C,D 题目分数：9 此题得分：9.0 批注：

第8题

机械发泡温拌沥青混合料设计需要考虑（）A.和易性 B.裹覆性 C.可压实性 D.长期性能 E.短期性能 答案:A,B,C

您的答案：A,B,C 题目分数：9 此题得分：9.0 批注：

第9题

国外沥青发泡设备包括（）A.MEEKER B.Terex foam C.ECOFOAM-II D.Tri-Mix foam E.Ultrafoam GX 答案:A,B,C,D,E

您的答案：A,B,C,D,E 题目分数：9 此题得分：9.0 批注：

第10题

国产沥青发泡设备包括（）

A.徐工集团：XFP系列泡沫温拌沥青设备 B.廊坊德基：DG泡沫温拌沥青设备 C.山东大山：DS-IFA泡沫温拌沥青设备 D.南方路机：NFLG泡沫温拌沥青设备 E.山东路科 答案:A,B,C,D,E

您的答案：A,B,C,D,E 题目分数：9 此题得分：9.0 批注：

第11题

拌合楼温拌沥青混合料的拌和温度需要考虑（）A.运距 B.气温 C.风速 D.湿度 E.太阳辐射 答案:A,B,C

您的答案：A,B,C 题目分数：9 此题得分：9.0 批注：

第12题

机械发泡温拌技术是一项节能减排的沥青路面技术 答案:正确

您的答案：正确 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第13题

沥青发泡参数根据膨胀率、半衰期确定沥青发泡温度、发泡用水量等 答案:正确

您的答案：正确 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第14题

拌和机的控制参数：拌和数量、时间及上料速度等，与热拌沥青混合料生产相同 答案:正确

您的答案：正确 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第15题

施工温度控制：可比相应的热拌沥青混合料降低20～30℃，需结合运距、气温、风速等进行适当调整 答案:正确

您的答案：正确 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第16题

运输、摊铺、压实等环节：与热拌沥青混合料施工不同 答案:错误

您的答案：错误 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第17题

温拌技术实现CO2、NOx、SO2、沥青烟等排放量降低50%以上 答案:正确

您的答案：正确 题目分数：3 此题得分：3.0 批注：

第18题

每吨泡沫温拌沥青混合料节约重油12kg 答案:错误

您的答案：错误 题目分数：3 此题得分：3.0 批注：

第19题

对泡沫温拌和热拌沥青混合料的路用性能进行对比分析表明，三种沥青混合料的高温、低温、水稳定及抗反射裂缝性能几乎相当 答案:正确

您的答案：正确 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

第20题

机械发泡温拌技术可以与热再生技术相结合 答案:正确

您的答案：正确 题目分数：4 此题得分：4.0 批注：

橡胶沥青混合料路用性能研究 第3篇

关键词：橡胶沥青混合料；路用性能；稳定性

公路交通运输业的飞速发展为中国经济的飞速发展做出贡献的同时也带来诸多问题，废旧轮胎大量堆积，对人类生存的自然环境造成危害并占用土地资源。如何能有效地处理这些废旧轮胎，且不造成污染，同时实现资源的回收利用，是现阶段公路行业急需解决的问题。

1.橡胶沥青混合料研究的意义

公路交通行业面临两个亟待解决的问题：一是公路运输会产生大量的废旧汽车轮胎，严重污染环境。二是公路建设需要大量的沥青，经济成本较高，且路面使用性能不能满足日益增加的交通量，需要新材料、新工艺改善沥青混合料的使用性能。如果能将废旧轮胎经过特殊工艺加工成一种材料，加入到路面材料中，既能改善路面的使用性能，又能解决废旧轮胎的问题，且能达到经济环保的效果。

橡胶沥青路面具有以下技术优势：提高路面路用性能；延长路面使用寿命；提高道路安全系数；降低路面行车噪声；降低道路建设成本；提高道路社会效益。因此，本文研究橡胶沥青混合料具有重要意义。

2.发达国家废旧轮胎橡胶粉沥青研究应用情况

国外对于橡胶粉改性沥青的研究相比于国内较成熟，橡胶沥青最早见于1843年的英国专利。现代意义的废旧橡胶粉应用于道路铺筑的研究最早始于上世纪40年代的美国。美国橡胶回收公司开发了用干法工艺生产的用于沥青混合料的橡胶颗粒。1988年前后，橡胶沥青在美国亚利桑那州成功应用于间断级配沥青混合料中，标志着橡胶沥青路面技术得到较大发展。美国于1992年经过不断总结和改进，成功研发出了16%比例的废旧橡胶粉改性沥青。改进后的沥青混合料性能有了较大幅度的提高，主要表现在粘性增加，温度敏感性降低、抗老化以及抗冻融能力显著增强。并且由于橡胶粉改性沥青中含有氧化剂，作为一种稳定剂，能够显著提高沥青混合料的耐久性和吸附性。

3.橡胶沥青混合料路用性能研究

发达国家废旧轮胎橡胶粉沥青研究应用情况给我国提供了借鉴。经研究分析，橡胶沥青混合料在高温稳定性、低温抗裂性能、水稳性能等方面具有明显优势，应大力推广应用。

3.1 橡胶沥青混合料的高温稳定性

在气温较高的夏季，路面表面温度随着环境温度不断变化，由于沥青混合料是以粘结性为主的半固体材料，因此，在高温下沥青路面强度和刚度就会受到影响。在轮胎荷载反复作用下，原本处于高强度粘结的胶浆产生相对流动，混合料骨架网状结构破坏失稳，导致路面出现车辙、推移、泛油等现象。这不仅降低了路面的服务质量，缩短了其使用寿命，并且严重影响行车安全。路面车辙问题是沥青路面最主要的病害之一。在美国、日本、等国等一些发达国家，80%以上的路面损坏是由于车辙引起的，后期只能通过罩面或翻修进行养护。因此，本文对橡胶沥青混合料的高温稳定性能进行试验和分析，以保证路面的正常使用。

研究橡胶沥青混合料高温稳定性的试验方法很多，车辙试验是最常用，最实用的一种，用动稳定度作为指标来进行评价沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。根据规范对车辙试验方法的规定，车辙板在设计级配和最佳油石比条件下成型，车辙试验结果如表1所示。

对比基质沥青的动稳定度可知，本文所制备的橡胶沥青的动稳定度比基质沥青高出3倍以上。究其原因，是因为在基质沥青中掺入橡胶粉后，橡胶粉与沥青相互作用，吸收基质沥青中的轻质组分，进而增加了沥青结合料的黏度，并提高了其稠度和软化点，从而改善了沥青混合料的高温稳定性。

3.2 橡胶沥青混合料的低温抗裂性能

当环境温度骤降时，沥青路面结构层内产生的温度应力有可能超过沥青混凝土的抗弯拉强度，此时的沥青路面极易出现低温开裂现象。在寒冷的冬季，由于沥青路面的模量较高，在车辆的重复压力作用下，開裂的路面有可能继续开裂并碎裂成更小的路面板，随着时间的推移，这些裂缝处就会出现龟裂破坏。水分会沿着裂缝进入基层及路基，进而降低路面的粘结强度和承载力，严重危害路面的服务质量和使用寿命。因此，为了减少由于裂缝给路面带来的破坏，必须对沥青混合料的低温性能进行分析。

目前，我国通常采用低温弯曲破坏试验来评价沥青混合料的低温性能，评价指标为弯拉应变。橡胶沥青混合料低温试验结果如表2所示。

试验结果表明，在低温条件下，橡胶沥青混合料的抗弯拉应变和抗弯拉强度比基质沥青高，说明橡胶粉的加入改变了沥青结合料的关键技术指标，增加了沥青结合料的黏度和低温环境下的柔度，从而使橡胶沥青混合料表现出优异的低温性能。

3.3 橡胶沥青混合料的水稳性能

沥青结合料与集料的粘附程度直接关系到橡胶沥青混合料的耐久性，沥青路面的水损害多发生于冰冻地区和多雨地区。沥青路面的水损坏主要包括两个过程，首先水浸入沥青中使沥青粘附性减小，导致混合料强度和劲度减小；其次由于集料表面对水比对沥青有更强的吸附力，水进入沥青薄膜和集料之间，隔断沥青与集料的相互粘结。在荷载的重复作用下，就会加速沥青从集料表面剥落，导致沥青混合料产生剥离、掉粒、松散等现象，进而造成沥青路面的坑槽、坑洞等病害。

抗水损害性能是沥青混合料性能检验的一个组成部分，尤其是在南方多雨地区，路面积水较多，雨水容易进入路面结构造成路面局部或整体的破坏。因此，提高混合料的抗水损害性能对于保证路面的使用质量具有重要作用。我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）规定用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验检验沥青混合料的水稳定性。按试验规程进行水稳性试验，结果见表3。

由以上数据分析可得，基质沥青混合料的残留稳定度比及冻融劈裂强度比较橡胶沥青混合料低，这是因为橡胶沥青混合料的结合料中添加了橡胶粉，橡胶粉在高温和裂解剂的作用下部分溶解于沥青之中，增加了沥青结合料的黏度，使沥青与集料、集料与集料之间粘结作用更强，从而提高了橡胶沥青混合料抵抗水损害的能力。

参考文献：

[1] 武立超. 橡胶沥青在 SMA 中的应用[D].重庆：重庆交通大学，2009

[2] 夏玮. 废胶粉改性沥青及沥青混合料路用性能研究[D].重庆：重庆交通大学，2009

[3] 邝仕广. 浅谈橡胶改性沥青在道路工程中的研究与应用[J].哈尔滨：黑龙江交通科技，2011

温拌沥青混合料应用研究 第4篇

1 温拌沥青混合料路用性能

选择90#基质沥青温拌沥青混合料按现行试验规程进行车辙试验、冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验。

(1) 以车辙试验 (60℃) 动稳定度DS值 (次/mm) 表征沥青混合料的抗车辙能力, 试验结果见表1。

从表1可以看出温拌沥青混合料的动稳定度指标符合规范要求。

(2) 选择浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价沥青混合料的抗水损害性能, 主要对比劈裂强度和残留强度。相对于马歇尔残留稳定度试验更能表征混合料在保水状态时承受冰冻破坏的能力, 定性地显示水对沥青与集料粘附性的影响, 试验结果见表2、表3。

通过温拌沥青混合料的浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验, 证明温拌沥青混合料达到了热拌沥青混合料的抗水损害要求。

2 与普通沥青混合料的性能对比

选取本地区常用的AC-13型及AC-16型沥青混合料作为试验对象, 分别进行车辙试验、冻融劈裂试验及小梁弯曲试验, 对比分析结果见表4。

由表4可知, 低温性能温拌沥青混合料要比热拌混合料降低4%左右, 但仍满足规范要求;温拌沥青混合料动稳定度指标有所提高, 提高幅度在15%左右, 大大改善了沥青混合料的高温抗车辙性能;抗水损害性能温拌沥青混合料要比热拌沥青混合料提升5%。由于沥青与集料的表面含有活性剂, 起到抗剥落的作用, 所以水稳定性与动稳定性存在相关性。

3 温拌沥青混合料的生产与施工

(1) 温拌剂添加方式

拌制温拌沥青混合料时, 根据需要在普通沥青混合料拌和设备上安装温拌剂的添加装置。添加装置计量应准确, 精度满足温拌添加剂添加量的允许误差要求。温拌添加剂的添加情况在拌和设备的控制台上在线显示。干拌时间不少于6~10s, 温拌剂在沥青开始喷洒后延时3~5s左右喷入, 喷入时间与沥青喷洒时间基本一致, 时间控制在8~12s左右, 喷洒形状与沥青喷洒形状基本重叠。

(2) 施工温度的确定

对于普通沥青混合料通过粘温曲线确定拌和温度和压实温度, 改性沥青温度可以通过马歇尔试验确定。参考各地的施工技术指南, 拌和时SBS改性沥青的加热温度控制在160℃~170℃;集料的加热温度宜在120℃~140℃之间;正常施工出料温度在120℃~145℃, 低温施工出料温度控制在140℃~150℃;正常摊铺温度不低于115℃, 低温施工摊铺温度不低于120℃;正常施工初压温度不低于110℃, 低温施工初压温度不低于120℃;终压温度不低于65℃。

(3) 温拌沥青混合料的运输与摊铺

运输与摊铺方法基本与普通热拌沥青混合料相同, 温拌沥青混合料的降温速度较慢, 混合料的运输距离和时间较热拌沥青混合料适当延长。

(4) 温拌沥青混合料的碾压

通过调查国内相关技术标准要求, 结合本区域特点, 根据级配类型、天气情况选择合理的碾压组合, 现推荐温拌沥青混合料的碾压施工工艺如下, 具体见表5~表7。

4 综合效益分析

4.1 经济性

(1) 温拌剂增加成本

以温拌剂价格每吨20000元计算, 添加量为沥青用量的5%, 混合料沥青含量为5%, 则每吨沥青混合料需添加2.5kg温拌剂, 故添加温拌剂导致每吨混合料增加成本50元左右。

(2) 节省燃油成本

燃油的比热为10000kcal/L, 燃油的密度为0.985kg/L, 混合料的比热为0.45kcal/kg·℃, 烘干筒的热效率按80%计算, 则1t沥青混合料每升高1℃所需的热量为1000×0.45×1=450kcal, 消耗的燃料为450×0.985/ (10000×0.8) =0.0554kg。燃油按7000元/t计算, 1t混合料升高1℃所需费用为0.3878元, 降低30℃节省费用约为11.6元/t。

综合以上两项成本变动, 温拌沥青混合料较普通热拌沥青混合料成本增加40元左右。可见降低温拌剂的成本, 从而降低温拌混合料的成本, 或使之与热拌沥青混合料成本持平将成为今后研究的重点工作。

4.2 环境效益

以辽宁地区一条四车道50km沥青路面为例, 路面宽度为22.5m, 沥青面层厚度为18cm, 大约需要50万吨沥青混合料。按1t可以节约1.7kg燃油, 减少温室气体排放6kg。则本项工程可以节约燃油850t, 减少温室气体排放3000t。折算成森林的面积, 相当于栽种22亩森林 (1亩森林每年可以吸收温室气体135t) 。

5 结语

(1) 温拌沥青混合料的性能符合规范要求, 由于温拌剂有抗剥落的性能, 沥青减小了老化程度, 温拌沥青混合料的部分指标要优于普通沥青混合料。

(2) 温拌沥青混合料增加了施工成本, 但是能够取得良好的环境效益。

摘要：通过室内车辙试验、冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验, 表明温拌沥青混合料各项主要指标满足现行规范的要求, 通过与普通沥青混合料的对比分析, 表明温拌沥青混合料的部分指标要优于普通沥青混合料。结合国内现有规范, 提出了温拌剂的添加方式, 推荐了施工温度的参考范围, 提出了施工过程的控制措施和碾压工艺, 为今后温拌沥青混合料的施工提供了一定的参考。通过成本分析表明, 温拌沥青混合料增加了施工成本, 但是能够取得良好的环境效益。

关键词：温拌沥青混合料,施工应用,路用性能,环境效益

参考文献

[1]孟良.温拌沥青混合料使用性能研究[D].哈尔滨理工大学, 2011.

[2]冉维廷, 毕玉峰.基于表面活性技术的温拌沥青混合料应有技术的研究[J].石油沥青, 2011.25 (5) :28-30.

[3]秦永春, 黄颂昌, 徐剑, 李峰, 腾飞.温拌沥青混合料在草帽山隧道道面的应用[J].公路, 2010 (07) .

[4]张久鹏, 裴建中, 徐丽, 邢向阳.温拌SBS沥青混合料旋转压实特性 (英文) [J].交通运输工程学报, 2011 (01) .

[5]郭平, 祁峰, 弥海晨.温拌沥青混合料的路用性能[J].长安大学学报.2010.30 (3) :10-13.

[6]耿九光, 戴经梁.再生沥青混合料最佳拌和温度及压实温度研究[J].公路.2011 (04) .

[7]Joe WB, Cindy E, Andrew W.Asynthesis of warm-mixasphalt.2007.

温拌沥青混合料技术发展综述 第5篇

关键词：温拌沥青混合料,路面材料,类型

温拌沥青混合料是一种绿色节能环保的新型路面材料技术, 具有良好的环保、经济和路用性能。在国外 (如:德国、美国、英国等国家) 得到了大规模的应用和发展。自2005年我国将其引进以来, 在我国得到了极大的重视和应用, 发展势头迅猛, 在北京六环、上海新市路、山西忻阜高速等城市道路、高速公路等进行了铺筑, 适应我国地质及气候特点的桥面超薄层、隧道铺面等多种路面类型。温拌沥青混合料 (Warm Mix Asphalt, 简称WMA) , 指拌和温度介于热拌沥青混合料和冷拌 (常温) 沥青混合料之间, 路用性能与热拌沥青混合料基本一致, 且克服了热拌沥青混合料释放的有毒有害气体对环境造成的污染, 是一种新型节能环保混合料。

1 温拌沥青的发展背景

热拌沥青混合料 (Hot Mix Asphalt, 简称HMA) 是一种世界范围内应用最广泛的路面技术, 路用效果十分理想。随着社会经济的发展, 热拌沥青混合料在拌制、运输以及摊铺的过程中暴露出诸多缺陷, 主要有:混合料的高温拌和会导致混合料耐久性降低;其拌制和施工中产生的有毒有害气体对环境及人员造成伤害特别大;混合料的生产会造成能源大量消耗等。

20世纪90年代, 环境污染和能源枯竭问题得到了全世界的关注, 欧洲等地不少国家签署了旨在保护自然环境的《京都议定书》。在这种大趋势下, 热拌沥青混合料技术亟待革新, 亟需减少有害气体的排放。故此, 一些欧洲国家, 如德国、英国等, 开展了温拌沥青混合料的研究。1995年由shell和Kolo Veidekke公司研制开发, 并于1996年铺筑试验路段取得了巨大成功。2000年, 在第一届国际沥青路面大会上, Harrison和Christodulaki首次报道了温拌沥青混合料技术。2003年, 表面活性平台温拌研发成功并首次应用。此后, 温拌技术在发达国家, 特别是欧洲, 得到了大规模的推广和应用。我国对温拌技术的研究和应用始于2005年。2005年, 由交通部公路科学研究所及北京路桥路兴物资中心合作研究温拌沥青混合料, 并于当年9月, 在北京国道110辅线首次成功实施温拌试验路。到2008年, 温拌沥青混合料技术实现了在隧道路面、超薄磨耗层以及低温条件施工的应用并取得了巨大的成功。2010年, 山西忻阜高速隧道面层采用了温拌沥青技术。目前, 温拌沥青技术在我国多个省市成功应用于城市道路、高速公路和城市快速道路薄层铺装。在我国虽然起步稍晚, 但发展势头迅猛, 应用于解决热拌实施中的问题, 在全球温拌技术市场份额中占有重要地位 (见图1) 。在我国, 温拌技术已经基本实现了与全球最新技术同步, 在具体的路面应用方面, 处于相对领先地位。

2 温拌沥青技术的技术类型

从温拌沥青技术的发展背景可以看出, 温拌沥青混合料技术的目的是降低沥青混合料生产过程中的能耗以及其他有毒有害气体的排放, 同时保证温拌沥青混合料具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能 (见表1) 。其技术关键是在不降低路用性能的前提下如何降低沥青在较低温度下的拌和粘度。

按照不同的工作机理, 温拌沥青混合料技术可以归纳为以下几种类型:1) 沥青—矿物法 (英文为:Aspha-Min) , 德国Eurovia/Hubbard Construction公司开发, Aspha-Min (硅铝酸钠) 是一种水合结晶体的沸石材料, 利用沥青—矿物法, 通过水分的蒸发起到降低拌和及施工温度的作用。2) 泡沫沥青温拌法 (英文为:WAM-Foam) , 壳牌公司开发, 是将软质沥青和硬质泡沫沥青在拌和的不同阶段加入到混合料中, 进行两个阶段的反应。3) 有机添加剂法, 是将低熔点的有机添加剂添加到沥青混合料中, 从物理化学角度来改变沥青的粘温曲线 (见图2) 。根据实验数据得出, 加入3%~4%的添加剂可使拌和温度降低10%~20%。该技术路线最具代表性的是德国Sasol Wax公司。4) 基于乳化平台的温拌法 (Evotherm) , 是由美国Mead Westvaco公司研究开发的一种基于乳化沥青分散技术的温拌技术。在我国, 基本上采用的表面活性平台技术就属于乳化平台的温拌法 (见图3) 。表面活性平台技术的机理:少量的表面活性添加剂、水以及热沥青在拌和过程中共同作用实现彼此交织。表面活性剂富集于残留微量水和沥青的界面共同作用形成稳定的, 且不受温度影响的结构性水膜。温度下降时, 水膜起到的润滑作用抵消沥青粘度增大的作用, 从而实现温拌效果 (见图4) 。

3 温拌沥青混合料技术的优势及应用

温拌沥青具有较低的拌和及压实温度, 且能够达到热拌沥青的各项路用指标性能, 具有很强的技术优势。随着各个国家对于温拌沥青技术的日益重视, 其应用和研发也日益成为全世界道桥界的关注热点之一。

3.1 温拌沥青技术的技术优势

1) 节能环保实现绿色施工。国内外的工程实践表明, 温拌沥青技术具有良好的社会和经济效益, 相比较热拌技术, 节省燃油消耗20%, 可减少温室气体排放量50%, 减少污染环境的沥青烟80%, 是一项节能环保的绿色技术。从表2, 表3可以看出, 在同等条件下, 热拌和温拌混合料无论是在降低生产过程排放, 还是在减少施工现场污染方面, 温拌技术更胜一筹 (见图5, 图6) 。

2) 增加路面施工的灵活性。料温与施工环境温度的差异缩小, 降温速率减缓, 一方面混合料的储存、运输及可压实时间均显著延长, 有利于提高路面压实度, 提高工程质量;另一方面, 混合料运输过程中, 热拌技术中经常出现的混合料粘料车现象也减少。

3) 增加路面施工的便利性。在温拌混合料施工中, 混合料对路表和环境温度的要求低, 施工季节要求降低, 同时可延长施工时间, 更适合夜间施工, 减少施工作业对交通及居民生活的干扰。

3.2 温拌技术的应用前景

温拌沥青的技术特性决定了其在以下方面具有良好的应用前景:

1) 超薄面层方面。在超薄面层施工中, 温拌沥青技术克服了超薄罩面温度降低造成的不易压实问题。温拌比热拌施工温度低40℃左右 (见图5) , 降温速率减缓, 为压实等操作争取了时间, 则分幅摊铺及接缝处理更加容易, 特别是应对老路面不均匀的问题。

2) 长大隧道工程路面施工。长大隧道的路面施工时, 由于隧道中温度较低, 空气流动较慢, 采用热拌沥青技术, 产生的烟尘排放一直是一个难点。温拌沥青技术对于解决长大隧道路面施工的沥青烟排放是一个很好的解决方案, 免去施工中的多数通风成本, 改善施工环境 (见图6) 。

3) 低温季节和寒冷地区的沥青路面。相比较热拌混合料, 温拌混合料的可压实温度范围要宽。料温与施工环境温度的差异缩小, 这对于一些工期要求高或者是在高寒地区施工的项目来说, 使得在寒冷条件下施工成为了可能。

4) 需要夜间施工路面。在城市市区及人口密集的地方, 如居民聚集区和医院、景区等道路施工中, 由于交通干扰、环境污染等问题往往需要在夜间进行作业施工。相比较热拌沥青混合料, 温拌沥青混合料具有明显的夜间施工适应性, 有利于提高城市道路夜间施工质量, 同时对环境影响也极低。

温拌沥青技术还可以应用于回收再生混合料生产、公路养护维修、山区道路铺筑等方面。

4 结语

温拌沥青技术符合我国建设节约型社会的目标, 具有节能、经济、环保等优点, 从实际工程应用来看, 其路用性能优越, 应用范围远大于热拌沥青技术。可以预测, 温拌沥青技术在我国具有广阔的发展前景。

参考文献

[1]王丹.温拌沥青混合料的技术现状与应用前景[J].北方交通, 2013 (5) :26-27.

[2]张起森.温拌沥青混合料技术[R].2008.

温拌沥青混合料应用技术 第6篇

温拌技术问世于1995年的欧洲[2],由Shell公司和Kolo-veidekke公司的联合开发。3年后德国成功铺筑了第一条温拌沥青试验路段,测试发现其路用性能良好。美国[3]于2003年开始引进温拌沥青技术并进行专项研究,其中美国SHRP计划在温拌沥青的设计制备方面取得了巨大进展,此后美国开始在新建路面和路面修补上大规模采用温拌技术。我国的温拌技术起步时间较晚。2005年,我国与美国合作研发的第一条温拌沥青路面在北京八达岭铺设成功。温拌技术主要分为以下几类:

1.1有机降粘型温拌技术

其机理[4]是在高温条件下将有机添加剂掺入沥青中,降低沥青的粘度,同时使拌合温度降低。有机降解型温拌剂总类很多,主要有以下几种:

1.1.1 Sasobit

Sasobit是一种聚烯烃类温拌剂[5],由南非Sasol Wax公司研发,呈白色颗粒状,熔点约为115℃,闪点约为290℃。易拌和,不离析。高温时熔于沥青,在它的作用下,沥青粘度下降,混合料的拌合温度降低。低温形成的晶格结构,[6]显著改善路面的抗变形能力,抗车辙破坏。即使温度降低20-40℃,压实度依然可以得到保证。[8]

1.1.2 Asphaltan-B

Asphaltan-B改性剂起源于德国,是一种专为沥青混凝土研制的改性剂。熔点约在99℃,其性能与前者相似。在沥青拌合时加入拌和机,亦可直接加入胶结料生产机[10]。它可以降低拌合温度,提高路面的压实性和抗车辙能力。

1.2发泡降解型温拌技术

热拌沥青在水的作用会急剧气化,这是该技术的利用的主要特点。汽化导致体积迅速增大,生成泡沫状的沥青。形成的泡沫沥青与高温沥青相比,粘度下降,和易性提高,可以在较低的温度下充分裹覆集料,降低沥青混合料的拌和温度。其主要产品有:

1.2.1 WAM-Foam

WAM-Foam由Shell公司和Kolo-veidekke公司合资开发。这一技术主要包括两步:第一步,在搅拌罐中充分拌合矿料与软质沥青,使软沥青充分裹覆于矿料表面;第二步,在热硬沥青中注入一定的水,产生的蒸汽使得硬沥青迅速发泡,然后将泡沫化的硬沥青与裹覆软沥青的混合料中二次拌和。采用WAM-Foam技术可将混合料的拌合温度降低至100-120℃,摊铺碾压温度降低至80-90℃,排放的温室气体降低30%,能耗下降30%。

1.2.2 Aspha-min

Aspha-min起源于德国,是一种人工合成的沸石,一般呈白色颗粒,平均粒径380微米,不溶于水。孔隙率很大,吸水能力很强。当遇到热沥青时,Aspha-min受热缓慢释放出来的水分产生泡沫沥青,粘度下降,混合料和易性提高,能在相对低温下拌合混合料。由于水分释放缓慢,保证施工的连续长久。与热拌技术相比,添加Aspha-min可使拌合温度和压实温度均下降约30℃。Aspha-min可使用热拌设备,操作方法也类似。

1.3乳化沥青温拌技术

顾名思义,乳化沥青温拌技术采用的是乳化沥青。这种技术起源于美国,称为EvothermT M技术。温拌选用的乳化沥青的软化点较高,且蒸发残留物含量较大。在对集料加热后,将乳化沥青与其作用,乳化沥青的水分大部分在一瞬间就被蒸发,残留很小一部分水分用于提高沥青混合料的拌合摊铺性能。亦能降低拌合温度和压实温度。可用热拌设备制备。

2温拌沥青混合料在道路中的应用

道路沥青路面采用温拌沥青混合料铺筑(图4),可有效减少45%二氧化硫和60%的氮氧化物的排放,确保施工现场环境更清洁,提高对施工人员身体的健康保障,而且由于低的拌和及摊铺温度,实现了混合料远距离运输的可能,因此可以将拌和楼设在较远的郊区。

3温拌沥青混合料的环境与经济效益

由于温拌技术均会导致拌和温度、摊铺温度等下降,直接减小生产能耗,拌合成本。与节约型社会发展的主流理念是一致的。研究表明,温拌与热拌技术相比,加热燃油减少20%以上,铺设时的沥青烟雾减少80%以上。这一点在隧道路面铺设的意义非常重要。因为隧道中热拌技术造成对工人的身体健康的影响不可忽略。温拌沥青混合料同时能够减轻老化,改善路用性能。当温度高于100℃时,沥青老化速率与温度呈几何倍数增加。温拌技术工作温度的降低,显著降低了沥青混合料的老化现象,从而可以增加路面的使用寿命。

4温拌技术存在的问题

三大温拌技术各有优点,同时也都有自身的缺点。

4.1有机降粘型温拌技术的缺点

有机蜡占了有机降粘型温拌剂绝大部分,而蜡过多会影响沥青的路用性能。此外,混合料水稳定性的关键在于沥青与集料的粘附性。由于蜡是非极性的,与集料的粘附性不好,夏天易导致渗油、车辙破坏。冬天导致沥青脆化,开裂风险增加,造成水损坏[27]。

4.2发泡降粘型温拌技术的缺点

发泡降粘型温拌技术存在水分蒸发不完全的缺陷,这种缺陷将导致水损害的风险提高。在较低的拌合温度和压实温度的影响下,水分不可避免存在残留的问题。此外发泡温拌技术有着严格的制备工艺和设备,不能直接采用热拌技术的设备和工艺,成本不低;微发泡技术的优势在于不需要专门的工艺和设备,但水损害的问题仍无法避免。

4.3乳化沥青温拌技术的缺点

采用酸性表面活性剂是乳化温拌技术的特征。而沥青的成分也包含游离酸,这样的结合会使沥青与集料的粘附性下降,水稳定性降低。

5结论

由于问世时间短,温拌技术仍有不成熟的地方,原材料来源狭窄,价格昂贵,制备工艺,制备设备的要求都对温拌沥青混合料技术的进一步推广提出了考验。未来公路智能化,多功能化的发展对温拌技术单一的技术评价指标也提出了新的要求。对公路的有机降粘型温拌技术夏天易导致渗油、车辙破坏,冬天导致沥青脆化,开裂的问题如何解决,发泡降粘型温拌技术由于较低的混合料生产温度导致的水分蒸发不完全乳化温拌技术的改性剂本身造成路面的水损害的问题将成为未来研究的主要方向。如何利用推广可再生,固体废料在温拌技术过程中的利用亦是个不可忽略的问题。

摘要：从技术机理、主要类型、在道路中的应用、环境与经济效益以及各自的缺点等方面,对温拌沥青混合料技术进行了介绍。

关键词：温拌沥青混合料,沥青性能,经济效益

参考文献

[1]JTGD50-2006,公路沥青路面设计规范[S]

[2]李忠凯.温拌沥青混合料技术在欧洲的实践[J].中外公路,2010.30(4):286-291

[3]孙国生.欧美温拌沥青混合料技术现状[J].建设机械技术与管理,2010(8):68-70

[4]严世祥.温拌沥青混合料的应用技术研究[D].重庆:重庆大学,2007

[5]杨树人温拌添加剂对沥青和沥青混合料性能的影响[D]。重庆;重庆交通大学,2008

[6]孙大全,王锡通,汤士良,等。环境友好型温拌沥青混合料制备技术研究进展[J].石油沥青,2007.21(4):54-57

[7]秦永春.温拌沥青混合料节能减排效果的测试与分析[J].公路交通科技,2009(8):33-37.

温拌沥青混合料压实特性研究 第7篇

沥青混合料掺加温拌剂的主要目的是改善沥青混合料的压实性能。通过粘度试验可知, 在沥青中掺加温拌剂并没有降低沥青的粘度, 因此, 单纯靠沥青的粘温曲线不能确定压实温度, 有必要通过沥青混合料的击实或者旋转压实来确定温拌沥青混合料的成型温度。

为了全面了解掺加温拌剂的压实特性, 试验采用两种常用的沥青:70#和SBS (I-D) 改性沥青;采用两种试验方法;马歇尔击实法和GTM方法;集料采用两种级配类型:连续级配和断级配, 确定各自的最佳沥青用量。以此最佳沥青用量, 在不同温度下用马歇尔法成型试件, 观察其空隙率变化规律, 进而确定最佳拌和施工温度。

2 连续级配的压实特性

采用的级配见表1, 油石比采用4.4%, 温拌剂与沥青的比例为10∶90。

2.1 马歇尔击实法空隙率变化特性

按照表1的级配, 对温拌SBS (I-D) 改性沥青混合料分别进行90℃、100℃、110℃、120℃、130℃五个不同温度下的马歇尔试验, 对热拌SBS (I-D) 改性沥青混合料, 分别进行120℃、130℃、140℃、150℃、160℃五个不同温度下的马歇尔试验试验, 结果见表2、表3及图1。

按照表1的级配, 对温拌70#沥青混合料分别进行90℃、100℃、110℃、120℃、130℃五个不同温度下的马歇尔试验, 对热拌70#沥青混合料分别进行100℃、110℃、120℃、130℃、140℃五个不同温度下的马歇尔试验, 试验结果见表4、表5及图2。

由试验结果可知, 随成型温度改变, 两种沥青混合料的空隙率有类似的变化规律。总的来说, 在试验的温度区间内, 随着成型温度的升高, 空隙率呈减小的趋势。110℃是一个分界点, 成型温度110℃以上, 空隙率变化趋缓;但110℃以下, 随着成型温度的降低, 试件空隙率急剧增大。这说明110℃以下, 温拌添加剂起到的润滑作用已经不能抵消沥青工作性急剧降低带来的影响。在110~130℃内细分, 120~130℃是个稳定的区间, 在此温度区间内成型的试件空隙率基本没有变化。以4%的空隙率作为控制空隙率, 两者达到4%空隙率时的击实温度基本上相差了40℃。

2.2 GTM法空隙率的变化规律

采用美国工程兵旋转压实剪切试验机 (GTM) , 设定垂直压强为0.7MPa, 达到平衡状态为控制标准。分别对温拌及热拌沥青混合料进行不同温度下的试验, 来确定温度与空隙率、转数的关系。

按照表1的级配, 对温拌SBS (I-D) 改性沥青混合料分别进行90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃七个不同温度下的试验, 对热拌SBS (I-D) 改性沥青混合料分别进行90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃八个不同温度下的马歇尔试验, 试验结果见表6、表7和图3、图4。

按照表1的级配, 对温拌70#沥青混合料分别进行90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃七个不同温度下的试验, 对热拌70#沥青混合料分别进行90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃八个不同温度下的GTM试验, 试验结果见表8、表9和图5、图6。

同样, 采用GTM成型试件, 随着成型温度的升高, 空隙率呈减小的趋势。110℃是一个分界点, 成型温度110℃以上, 空隙率变化趋缓;但110℃以下, 随着成型温度的降低, 试件空隙率急剧增大。120~130℃是个稳定的区间, 在此温度区间内成型的试件空隙率基本没有变化。

从沥青混合料压实到平衡状态时旋转的次数看, 沥青混合料在120~130℃时, 旋转的次数基本相当。

3 间断级配的压实特性

采用SAC13级配, 油石比4.5%, 采用GTM进行试验为平衡状态, 沥青采用70#, 试件采用蜡封法测定密度。级配见表10, 空隙率的变化见表11、表12和图7、图8。

对SAC13来说, 沥青混合料的空隙率在大于100℃以上时变化不太明显, 并且压实到平衡状态时的旋转次数也变化很小。

4 确定合理的压实温度

不同级配和不同成型方法在不同温度时沥青混合料空隙率的变化曲线表明, 采用表面活性温拌技术的合理压实温度为110~130℃, 分析主要有以下几方面的原因:

(1) 110℃以下时, 沥青粘度增加的作用更加显著, 水膜的润滑作用不及沥青粘度的增加, 造成空隙率增幅加剧。

(2) 110-130℃区间, 沥青粘度随温度降低持续显著增加, 但水膜润滑作用更加明显, 此消彼长, 目标空隙率保持恒定。

(3) 130℃以上时, 沥青的粘度已经降到较低的值, 水膜因温度增加加剧损失, 压实曲线接近热拌。

温拌沥青的拌合和摊铺温度都可以比同型热拌混合料下降30~40℃。一般不主张通过调整混合料的操作温度来保证温拌的压实工作性能。理由有二:一是温拌压实对温度变化较不敏感, 升高操作温度改善工作性效果非常有限;二是过高的混合料温度 (比如>150℃) , 很可能会破坏表面活性有效成分, 进一步破坏水膜结构, 反而有可能造成温拌混合料工作性丧失。

5 结束语

考虑WMA相对HMA的优势就在于拌和施工温度低, 从而节能环保, 因此没有必要为了追求非常小的压实功能改善而进一步提高施工温度。建议施工碾压温度在120~130℃, 室内试验的试件成型温度, 取此区间的中值125℃, 拌和温度取130℃。

参考文献

[1]秘相敏.温拌添加剂对沥青及沥青混合料性能的影响研究[D].西安:长安大学, 2012.06.

[2]冉维廷, 毕玉峰.基于表面活性技术的温拌沥青混合料研究[J].石油沥青, 2011, 25 (5) .

温拌橡胶沥青混合料 第8篇

1 温拌沥青混合料的目的

《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004规定:沥青路面不得在气温低于10℃ (高速公路和一级公路) 或5℃ (其它等级公路) , 以及雨天、路面潮湿的情况下施工, 但是某些时候由于施工期较短, 为了工程进度在低温下铺筑沥青混合料的客观情况还是存在, 在低温下铺筑沥青路面容易出现以下问题:沥青混合料与环境温差大、降温快;摊铺困难, 平整度难以保证;压实困难, 难以获得理想的压实度和密水性。通过温拌沥青混合料能够很好地解决上述问题, 同时又能防止沥青混合料拌合过程中温度过高导致沥青老化, 还能起到节能减排的效果。

2 现有可实现温拌的技术

根据实现温拌方式的不同可分为四大类[3]。

2.1 泡沫沥青法

典型技术是WMA-Foam, 它是在拌和的不同阶段将软质沥青和硬质泡沫沥青加入到混合料中, 第Ⅰ阶段将温度为100~120℃的软质沥青加入到集料中进行拌和, 以达到良好裹覆;第Ⅱ阶段将极硬的沥青泡沫化后加入到预拌的混合料中再进行拌和。

2.2 沥青-矿物法

典型技术是Aspha-Min, 采用的矿物是一种合成沸石。在沥青混合料拌和过程中将这种粉末状材料 (大约0.3%) 加入进去, 从而使沥青连续地发泡反应。泡沫起到润滑剂的作用, 使混合料在较低温度 (120~130℃) 下具有可拌和性。

沸石 (水合硅酸铝结晶粉末) 由德国的Eurovia公司生产。沸石中含有约20%的结晶水, 在85℃以上时水分散失出来, 从而使沥青发泡。

2.3 表面活性剂法

目前国内用的比较多且较成熟的水溶液温拌添加剂主要是基于乳化平台技术的水溶液添加剂。该技术主要是通过将皂液浓缩液直接加入搅拌锅进行沥青混合料拌和从而降低混合料的拌和温度达到降温的作用效果, 其拌和温度通常为100~130℃, 施工所需设备和施工工艺与热拌沥青混合料基本相同。主要代表产品为:Evotherm DAT。

2.4 有机添加剂法

该类温拌添加剂目前以Sasobit合成蜡为主。

3 温拌与热拌沥青混合料的性能比较

本次试验以AC-13和SMA-13两种类型的沥青混合料通过温拌和热拌方式, 对它们的各项路用技术指标进行比较, 使我们对温拌沥青混合料的路用性能有了进一步的认识。

3.1 原材料性能

(1) 沥青。沥青采用韩国SK-70道路石油沥青, 抽检结果见表1, 显示沥青各项技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004规定。改性沥青采用SBS改性剂, 改性剂用量采用5%, 具体性能指标见表1。

(2) 粗集料。粗集料应洁净、干燥, 表面形状为立方体, 且无风化、无杂质, 并有足够的强度、耐磨耗性。本试验采用的是玄武岩, 主要技术指标参数见表2。

(3) 细集料。细集料采用机制砂。机制砂应洁净、干燥、无风化、无杂物, 且有适当的颗粒级配, 同时要求与沥青有良好的粘附能力, 相关指标试验结果见表3。

(4) 填料。矿粉不得含有泥土等杂质, 应干燥、洁净、无团粒结块。其技术指标经检测结果见表4。

3.2 合成级配设计

本试验采用AC-13型沥青混凝土和SMA-13两种级配类型材料, 级配组成见表5。拌和沥青分别采用基质沥青和改性沥青, 拌和方式分别采用热拌和温拌, 本次温拌沥青主要是通过表面活性剂法 (DAT浓缩液) 来实现的, 温拌浓缩液与沥青质量比5∶95, 基于表面活性剂法的温拌沥青混合料在基本不改变沥青混合料材料配合比的前提下, 沥青混合料拌和温度大致降低30~40℃。

3.3 热拌沥青混合料和温拌沥青混合料路用性能评价

(1) AC-13温拌与热拌沥青混合料的性能对比见表6。

(2) SMA-13温拌与热拌沥青混合料的路用性能对比见表7。

从表7的数据对比, 可以看到温拌沥青混合料的路用性能符合热拌沥青混合料的技术要求, 由于温拌沥青混合料拌和温度降低30~40℃, 沥青老化降低, 所以温拌能够提高沥青混合料抗水损坏、抗车辙等性能。

3.4 温拌沥青混合料的压实性能

(1) 针对采用温拌和热拌不同方式下, AC-13改性沥青混合料在不同出料温度下试件的空隙率进行对比, 见表8。

从表8可以看到热拌AC-13混合料的空隙率随着温度的降低逐渐增大, 温拌改性沥青混合料在95~125℃温度区间内, 空隙率基本不变, 说明温拌沥青混合料的可压实性能基本变化不大。

(2) SMA-13温拌改性沥青混合料不同出料温度下试件的空隙率, 见表9。

从表9也可以看到温拌SMA-13与温拌AC-13混合料相类似, 温度处在110~130℃之间, 空隙率基本不变, 说明可压实性能基本变化不大。

4 结论

(1) 温拌沥青混合料降温效果显著, 通常比热拌沥青混合料温度低30~40℃, 缓解了热拌工艺环境下污染严重、能耗大、沥青老化等问题[4];

(2) 温拌沥青混合料的各项路用性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》相关要求, 水稳定性、抗车辙能力甚至优于热拌沥青混合料;

(3) 在某一温度范围内, 温拌沥青混合料的可压实性能随着温度变化不大, 保证了施工时有较长的压实时间, 有效地提高了路面压实度。

摘要：介绍了目前实现温拌的四种技术途径, 以表面活性剂法为例, 通过对温拌AC-13、热拌AC-13、温拌SMA-13、热拌SMA-13等几种混合料进行试验比较, 分析了温拌沥青混合料路用性能及其优势。

关键词：温拌沥青混合料,热拌沥青混合料,路用性能,比较

参考文献

[1]JTJ052-2000, 公路工程沥青及沥青混合料试验规程

[2]JTG F40-2004, 公路沥青路面施工技术规范

[3]王庆胜, 辛星, 杨数人.水溶液类温拌添加剂对沥青及混合料性能的影响[J].公路交通科技, 2011 (12) :94-97

温拌沥青混合料研究与应用现状 第9篇

目前, 道路建设中大多数采用沥青路面, 热拌沥青混合料 (HMA) 的路用性能已经得到理论和实践的检验, 因而得到了广泛推广和使用。然而, 随着社会的发展与进步, 热拌沥青混合料自身的缺陷越来越不符合资源节约型及环境友好型社会的发展和生态的要求, 其主要表现在:1) 拌合及摊铺温度高, 能耗高, 施工过程中烟气粉尘排放量大, 对施工现场人员的健康危害大;2) 高温使得沥青初期老化比较严重, 对混合料的路用性能和使用寿命不利;3) 施工时需要较高温度, 因此不宜在冬季或低温下施工, 施工效率低。而冷拌沥青混合料尽管能在常温下拌合, 能耗低并且环保, 但其路用性能差, 一般只用于路面养护[1]。温拌沥青混合料能在较低的温度下拌合, 克服了热拌沥青技术的缺点, 并且路用性能良好, 因而得到了道路建设者的青睐。

1 温拌沥青混合料研究与应用现状

1.1 国外研究应用现状

20世纪80年代~90年代, 工业化发展迅猛, 温室气体排放量急剧增加, 世界各国越来越意识到节能环保的重要性, 温拌沥青混合料技术 (WMA) 就是在这种大背景下产生的。1995年, 欧洲的Shell和Kolo-Veidekke公司首先研制出了WMA, 并于1996年进行了现场试验[2]。早期的WMA路用性能良好, 但生产成本较高。1998年, Shell和Kolo-Veidekke公司改进了生产工艺, 开始用泡沫沥青和软沥青来生产温拌沥青混合料, 不仅保证了WMA的路用性能, 而且降低了生产成本。随后, 欧洲和日本等国开始学习和引进WMA技术, 并将其应用于工程实践, 生产出了大量的WMA。与此同时, 温拌技术迅速发展, 许多新的温拌技术被开发出来, 温拌技术日益成熟。2002年, 美国道路工程方面的专家赴欧洲考察了WMA技术的应用与发展, 次年在美国沥青路面协会 (NAPA) 的年会上重点提出WMA, 2004年美国第一条温拌沥青混合料路面建设成功。此后, 温拌技术的发展如雨后春笋, 极其迅猛, 欧洲和美国开发出了多种温拌沥青混合料。迄今为止, WMA技术有三大体系, 数十种温拌沥青混合料技术[3]。

1.2 国内WMA研究应用

我国的温拌技术起步较晚, 主要是学习和引进国外的先进技术进行应用和创新。2005年, 我国的第一条温拌沥青混合料试验路在北京铺设成功。该试验路段是中美合资, 采用的是乳化沥青温拌技术[4]。此后, WMA技术在我国得到了迅速发展, 各个省市开始研究和应用WMA。此外, 我国还开发出了改性沥青温拌技术, 并于2006年成功铺设了世界上第一条改性沥青SMA温拌试验路。随着温拌技术的日益发展, 各省市也制定了一些温拌技术的设计规范和施工规范, 如河北省的《温拌沥青混合料施工技术指南》、青海省的《寒区温拌沥青混合料路面技术规范》等, 这些规范都有利于WMA技术的推广和实施[4]。

2 温拌沥青混合料的性能特点

2.1 温拌沥青混合料技术的原理和制备方法

在高温下, 沥青变得松软, 能够发挥其胶结作用, 将集料良好地裹附在一起, 形成一个整体, 在荷载作用下不致松散, 而沥青良好的流动性和润滑作用又使混合料具有较强的变形能力, 在荷载作用下集料不会被挤压破碎。温拌沥青混合料就是采取若干技术措施 (使用改性沥青或者加入温拌剂) , 使得混合料能够在较低温度下拌合和摊铺, 沥青能够很好地裹覆在集料上, 较好地发挥其粘结和润滑作用, 同时保持混合料路用性能不低于HMA[5]。归纳起来, 目前国内外WMA生产技术主要有三大类:有机添加剂法、泡沫法、化学添加剂法。表1总结了已经开发出来并得到推广的WMA制备技术[3]。

2.2 温拌沥青混合料优点

1) 节能减排, 低碳环保。

由于采用了较低的温度, 在混合料生产和施工工程中将会节省大量的电能, 煤料和燃油, CO2等温室气体排放量也大大减少, 这既是减轻温室效应的有效措施, 也符合生态社会和可持续发展的需求。另外, 温拌沥青混合料在摊铺过程中, 基本可以实现无烟作业, 有毒有害气体排放明显减少, 很大程度上保护了施工技术人员的身体健康。

2) 减轻沥青的老化程度, 延长混合料使用寿命。

较低的温度降低了沥青的初期老化程度, 提高了混合料的路用性能。

3) 延长施工季节, 提高施工效率。

施工时温度降低, 混合料与室外环境温差减小, 可以延长施工季节及日施工时间。

4) 较低的温度能够较好地保护施工设备, 延长其寿命, 并较快开放交通[6]。

2.3 温拌沥青混合料的路用性能

1) 高温性能。

抗车辙性能是评价沥青混合料高温性能的重要指标。室内试验表明[7,8,9], 在孔隙率基本相同的情况下, WMA的动稳定度比HMA的动稳定度提高10%左右, 其高温稳定性优于热拌沥青混合料, 具有良好的抗车辙性能。

2) 低温性能。

混合料的低温弯曲试验表明[7,8,9], WMA与HMA试件破坏时的应变相差不大, 二者低温抗裂性无异。分析可知, 加入温拌剂后, 温拌剂掺量大小对沥青混合料的低温性能影响不大, 混合料的低温性能主要由沥青本身决定。

3) 水稳定性。

研究表明, 加入温拌剂后, 沥青裹附到集料表面, 在水的作用下, 混合料抗剥落能力增强。进一步实验表明, 无论是浸水马歇尔实验, 还是冻融劈裂实验, WMA的实验结果都高于HMA[7,8,9], 这说明温拌沥青混合料的水稳定性要优于热拌沥青混合料。实验表明, 在一定的范围内, 温拌剂掺量越多, 温拌沥青混合料的水稳定性越好。

4) 疲劳性能。

通过中点加载弯曲实验, 得出不同应力比下混合料试件破坏时的疲劳寿命次数, 绘出混合料疲劳方程曲线。结果表明, 温拌沥青混合料的疲劳曲线略高于同级配的热拌沥青混合料, 说明WMA的疲劳性能优于同级配的HMA[10,11]。

3 温拌沥青混合料现阶段存在的问题

温拌沥青混合料在应用中主要存在的问题有[2]:

1) 初建成本较高。

实践表明, 相对于热拌沥青混合料, 由于温拌剂的添加, 温拌沥青混合料成本增加6%左右。

2) 设计规范尚未制定。

由于温拌技术起步较晚, 理论技术尚处于研究阶段, 除了制备方法不同, 其设计和施工都是采用热拌沥青混合料的相关规范。为了使温拌技术得到推广, 急需制定设计、施工和养护等相关规范。

3) 对原材料要求较高。

虽然温拌沥青混合料具有节能环保的优点, 但其对原沥青和集料的质量要求很高, 质量稍差的碎石及尾矿砂等固体废弃物应用于WMA的研究还很少见。同热拌沥青混合料一样, 今后应大力研究不同废弃物在温拌沥青混合料中的应用, 这有利于道路建设的可持续发展。

4) 其他问题。

如WMA在低温条件下存在水损害现象、长期路用性能有待评估、难以精确评价其节能环保性能等, 这些问题都需要进一步的研究。

4 结语