SBS温拌混合料

2024-07-02

SBS温拌混合料(精选8篇)

SBS温拌混合料 第1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.

SBS温拌混合料 第2篇

SBS改性沥青混凝土路面上面层混合料配合比设计探讨

文章结合陕西省西安至汉中高速公路施工实践,介绍了SBS改性沥青混凝土路面上面层混合料配合比设计方法及过程,提出操作过程中应注意的事项,以供同类工程施工参考.

作 者:张大伟 ZHANG Da-wei 作者单位:广西壮族自治区航务工程处,广西,南宁,530021刊 名:企业科技与发展英文刊名:ENTERPRISE SCIENCE AND TECHNOLOGY & DEVELOPMENT年,卷(期):2009“”(16)分类号:U415.6关键词:SBS改性沥青混凝土 上面层 配合比设计

温拌沥青混合料压实性能研究 第3篇

沥青混合料的压实性能对于指导沥青混合料的设计和施工具有重要意义,借助旋转压实曲线能量分析,可以预估沥青混合料的压实性能和耐久性。根据有关研究成果,掺加沥青用量3%的SAK温拌沥青混合料能够获得较好的性能,本文分别选择Sup-20掺加3%SAK混合料、Sup-25掺加3%SAK混合料与同条件下普通热拌沥青混合料进行压实性能对比分析。其中Sup-20沥青混合料采用SBS改性沥青,Sup-25沥青混合料采用70#沥青。

1 沥青混合料旋转压实曲线分析

虽然密实曲线上某一点斜率或某一区间的平均斜率反映了混合料的相对压实性能,但是它不能精确地表达施工压实和开放交通期间压实路面所需要的总功或总的能量,所以这里提出一个与能量有关的指数———密实度能量指数。在密实曲线上任取2点,对这2点间围成的区域进行积分,就可以得到这一区间的能量指数,它表示旋转压实条件下,减小混合料孔隙率所需要做的功。

1.1 施工过程中的压实能量指数CEI

施工过程中的压实能指数CEI(Construction Energy Index)是指混合料在铺筑过程中,使其压实到一指定的密实度时,摊铺机和压路机所做的功。沥青混合料旋转压实曲线的面积大小表示外力所作的功大小,初始压实次数N最初时的密实度反映了摊铺机的压实功,通常要求沥青路面竣工时的密实度为93%,所以由N最初=8至密实度93%的密实曲线反映了混合料在摊铺碾压阶段的压实特性。以N最初=8至密实度93%的压实曲线下面积表征压实能量指数CEI,见图1。

1.2 交通密实指数TDI

路面在密实度为93%水平下开放交通,则混合料在交通荷载下不断被密实。由密实度93%至密实度98%时,密实曲线下的面积表示交通荷载对沥青混合料的压密作用,用密实能量指数TDI表示,见图1。当混合料相对密实度达到98%时,已经达到了极限密实程度,也即混合料处于塑性破坏区。如果TDI值越高,则意味着要使混合料达到极限密度时,需要更多的交通荷载作用。

2 温拌混合料压实曲线分析

对级配类型为Sup-20和Sup-25的热拌沥青混合料与温拌沥青混合料在不同温度下进行旋转压实成型,获得其旋转压实曲线。根据混合料旋转压实曲线,分别计算Sup-20、Sup-25的CEI值和TDI值,见表1、表2。

由表1、表2可得到如下结论:

(1)随着温度的降低,CEI值和TDI值逐渐增大,但CEI值增长的幅度比TDI值增长幅度要小。

(2)Sup-20温拌混合料的CEI值在在129℃、149℃时比同级配的HMA要小,超过125℃时,WMA的CEI值要小于HMA的CEI值,说明Sup-20 WMA在低于正常施工温度10~25℃时可以改善混合料的压实性能,表明在达到93%Gmm压实度,WMA可以减少压实功。对于SBS改性沥青,温度很高或降低过多,并不能达到最佳压实效果,原因是SBS改性沥青粘度很高,在较高或较低的温度下即使添加温拌改性剂也达不到所需的空隙率。对于Sup-25,2种类型混合料在149℃时CEI值相当,在129℃、110℃时WMA的CEI值比HMA要低,而在88℃却相反,说明对于Sup-25温拌混合料,在降低压实温度20~40℃下也可以改善混合料的压实性能。

(3)对于TDI值,温拌混合料都要大于同级配的HMA,结果说明SAK温拌混合料在交通荷载下可以更好抵抗压密的能力,即抵抗永久变形的能力,充分说明WMA抗车辙性能良好。

(4)由以上分析,可初步确定温拌混合料的压实温度:Sup-20温拌混合料在130~140℃下达到最佳压实性能;Sup-25温拌混合料在115~125℃下达到最佳压实性能。

3 室内成型试验

对级配为Sup-20和Sup-25的温拌沥青混合料在不同成型温度和不同压实次数下进行旋转压实成型,测定试件的空隙率。Sup-20改性沥青混合料试验结果见图2,Sup-25普通沥青混合料试验结果见图3。

对图2和图3分析得到,在相同击实次数下,随着成型温度的降低,混合料的空隙率增大,温度在129~149℃,空隙率变化值较小,随温度降低,其变化值增大;在相同成型温度下,随着击实次数的减少,空隙率也增大。其内在原因是由于沥青的粘度受温度的影响,当沥青混合料温度较高、沥青粘度低时,沥青能够在矿料颗粒间起到润滑作用,击实或旋转压实时集料颗粒之间能够相互挪动而嵌密,形成较密实的结构,混合料空隙率自然就比较小;而当混合料温度过低时,沥青粘度高,拌和时集料表面裹覆的大量沥青胶浆已经硬化,不但起不到润滑作用,反而会限制集料的运动。所以,此时击实或旋转压实,集料间的位置不易移动,也就形不成密实结构,混合料空隙率自然就比较大。

如果保持成型次数不变,由图4可知温拌沥青混合料空隙率随成型温度变化趋势,根据Superpave设计空隙率4%,可推断温拌沥青混合料成型温度。Sup-25温拌沥青混合料成型温度为115~120℃,设计旋转次数为100次;Sup-20温拌沥青混合料的成型温度为140~145℃,设计旋转次数为100次,较热拌沥青混合料成型温度约低20℃。

4 结论

综合以上分析,得到如下结论:

(1)对于70#沥青掺加SAK的混合料成型温度宜为115~125℃,SBS改性沥青掺加SAK的混合料成型温度宜为140~145℃;击实次数或设计旋转次数采用目前相关规范要求的次数。

(2)通过旋转压实曲线对温拌沥青混合料和热拌沥青混合料的压实性能进行分析,表明温拌沥青混合料能改善施工和易性,其路用性能与热拌沥青混合料相当。

(3)通过对温拌沥青混合料不同温度和不同旋转压实次数下成型试验,其空隙率随温度和旋转压实次数呈现规律性变化,如果采用与热拌沥青混合料相同旋转压实次数,可初步确定温拌沥青混合料的成型温度较热拌沥青混合料降低约20℃。

摘要:通过对不同成型温度下温拌沥青混合料和热拌沥青混合料旋转压实曲线进行试验研究,探讨温拌沥青混合料的压实与抗车辙性能,并通过室内成型试验,对温拌沥青混合料的体积性质进行分析,建议温拌沥青混合料的成型温度可较热拌沥青混合料降低20℃左右。

关键词:温拌沥青混合料,压实性能,旋转压实

参考文献

[1]美国沥青协会.高性能沥青路面(Superpave)基础参考手册.贾渝,曹荣吉,李本京译[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2]张争奇,袁迎捷,王秉刚.沥青混合料旋转压实密实曲线信息及其应用[J].中国公路学报,2005,18(3):1-6.

温拌沥青混合料应用技术 第4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

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[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

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[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.

温拌沥青混合料性能试验研究 第5篇

环境污染和能源枯竭已得到全球广泛关注。为保护生存环境,世界各国对温室气体、有害气体以及固体粉尘等排放严格限制。沥青混合料的生产是道路工程中能量消耗大户。传统的沥青混合料在施工过程中会消耗大量能源,增大CO、SO2、NOx类有害气体的排放,污染施工环境和空气质量。上世纪90年代后期,美国和欧洲国家开展了温拌沥青混合料的研究。所谓温拌沥青混合料(WMA)是一类拌和温度介于热拌沥青混合料(HMA)和冷拌(CMA)沥青混合料之间,性能达到(或接近)热拌沥青混合料的新的节能减排型沥青混合料。实现沥青混合料温拌化的方式主要有:

(1)Shell公司的温拌沥青混合料WAM-Foam技术,它的结合料分两阶段加入,即先将软沥青与集料混合,然后加入发泡的硬质沥青;

(2)德国Aspha-Min温拌沥青混合料技术,它利用沸石矿物的吸水性,加入到沥青中发泡,从而降低沥青粘度,可使混合料的施工温度降低30℃左右;

(3)南非Sasol Wax公司生产的降粘剂实现沥青混合料的温拌化,它通过加入Sasobit,能显著降低沥青的高温粘度,从而降低混合料拌和温度;

(4)MeadWestvaco公司研究开发的基于乳化沥青分散技术的Evotherm温拌沥青混合料。

本文主要研究在沥青胶结料中掺加Sasobit外掺剂后温拌沥青混合料的高低温性能、抗水损害性能和抗疲劳性能。研究成果对于建设资源节约型、环境友好型社会意义很大。

2 原材料

2.1 沥青

本试验选取辽河90号基质沥青(LH90#)和辽河90号基质沥青掺加4%SBS改性沥青(LH90#+4%SBS)。各项性能指标满足规范要求。

2.2 矿料

试验用粗集料采用辽阳小屯石灰岩,细集料采用辽阳小屯石灰岩机制砂,试验结果见表1。填料为辽阳小屯石灰岩质矿粉,技术指标均满足现行规范要求。

2.3 外掺剂

外掺剂选用南非产的Sasobit,Sasobit属聚烯烃类沥青改性剂,是一种硬蜡,其主链分子含有40~115个碳原子,25℃密度为0.94 g/cm3,135℃粘度0.012Pa·s,熔点约为115℃。

3 矿料筛分及材料组成

3.1 矿料筛分与级配曲线

沥青混合料配合比设计采用马歇尔试验设计方法,由于温拌沥青混合料应用于路面的表面层,矿料级配选取AC-13型。矿料筛分结果见表2,级配曲线如图1所示。

3.2 集料密度

集料密度按照试验规程的要求进行其各级粒径集料的密度测量,结果见表3。

3.3 马歇尔法确定最佳油石比

根据确定的最佳级配,进行马歇尔试验。采用双面各击实75次的方法成型,试件合格后,测定其密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等物理指标,以及在60℃温度下测定马歇尔稳定度和流值等,并进行路用性能验证,最终确定最佳油石比为4.5%。

4 温拌沥青混合料性能试验与分析

为了分析评价掺入外掺剂Sasobit后沥青混合料路用性能变化情况,选取的胶结料采用LH90#基质沥青、LH90#+3%Sasobit、LH90#+3%SBS+3%Sasobit和LH90#+4%SBS四种混合料进行高温性能、低温性能、抗水损害性能和抗疲劳性能对比试验,掺加Sasobit后混合料温度普遍降低20℃。

4.1 高温抗车辙性能试验

以车辙试验(60℃)动稳定度DS(次/mm)值表征混合料的抗车辙能力。试验结果如表4。

由表4可以看出,基质沥青掺加3%Sasobit外掺剂后,沥青混合料的高温稳定性较基质沥青LH90#有较大提高,车辙深度变形量较小,动稳定度提高了180%,改性效果明显,但达不到SBS改性沥青的指标;而改性沥青掺加3%Sasobit外掺剂后,混合料的高温稳定性较4%SBS改性沥青提高8%,累积变形量减小。总体来说,Sasobit可有效提高沥青混合料的高温性能,其对基质沥青改性效果要好于改性沥青。

4.2 低温弯曲试验

针对设计的温拌沥青混合料进行了低温性能试验,低温性能以低温(-10℃)弯曲试验破坏应变值表征。试验结果见图2。

从图2可以看出,普通沥青加入3%Sasobit后,其混合料最大破坏应变有所下降,下降幅度为1%左右。而改性沥青加入3%Sasobit后,其混合料最大破坏应变有所增加,增幅为9.8%。可见,在低温抗裂性能方面,Sasobit外掺剂的加入对改性沥青是有促进作用的,但影响了普通沥青混合料的性能,但幅度不大。

4.3 抗水损害性能试验

主要采用冻融劈裂强度和浸水残留稳定度来评价温拌沥青混合料的抗水损害性能。不同材料的试验结果见表5。

从表5试验结果可以看出,改性沥青的抗水损害能力强于基质沥青;无论是基质沥青还是改性沥青,加入Sasobit后,其抗水损害能力有所降低,但相差不大,能够满足规范要求。

4.4 疲劳试验

沥青混合料的疲劳是材料在荷载重复作用下不可恢复的强度衰减积累所引起的破坏现象。采用四点弯曲梁疲劳试验来评价沥青混合料的疲劳特性,加载控制方式选择了控制应变模式。疲劳作用次数与应变关系结果见图3。

从图3可见,改性沥青的抗疲劳性能强于基质沥青;基质沥青加入3%Sasobit后,抗疲劳性能在不同应力水平下均有所下降;而改性沥青加入3%Sasobit后,其抗疲劳性能同比增加。

5 结论

(1)掺加3%Sasobit后,沥青混合料的施工温度可以降低20℃以上;

(2)掺加3%Sasobit外掺剂,温拌沥青混合料的动稳定度提高,高温稳定性增强;

(3)掺加3%Sasobit后,对于基质沥青,其混合料的低温抗裂性、抗疲劳性能有所下降;而改性沥青加入3%Sasobit后,其混合料的低温抗裂性、抗疲劳性能增强;

(4)研究成果可以用于城市道路、隧道路面铺装以及新建或维修路面中。

参考文献

[1]JTJ 052-2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[2]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[3]JTG E42—2005,公路工程集料试验规程[S].

[4]杨彦海,柳晓东,吴耀东.基于Sasobit实现温拌化的沥青胶结料性能研究[J].公路交通科技,2008,(4).

温拌沥青混合料施工技术分析 第6篇

为解决沥青混合料在生产拌和、摊铺过程中的环境保护和能源消耗等问题, 并提高沥青路面的使用性能, 延长铺设容许时间, 温拌沥青混合料技术研究成为了热点。温拌沥青混合料 (WMA) 是一类拌和温度与施工温度介于热拌沥青混合料 (150-180℃) 与冷拌 (常温) 沥青混合料之间、性能达到热拌沥青混合料标准的新型沥青混合料。本文重点试验研究了温拌沥青混合料的高低温性能、抗水损害性能和抗疲劳性能。

温拌沥青混合料 (WMA) 在降低沥青粘度的同时也降低了混合料的拌和温度, 这样不仅减少了能源的消耗, 还减少了施工设备的使用率和老化程度, 而且在生产和施工的过程中还可以减少废气和粉尘的排放量, 从而改善工地周围的环境质量和维护施工人员的身体健康。本文对掺加外加剂以降低沥青粘度的温拌沥青制备、掺外加剂后混合料的粉胶比、拌和工艺控制参数、混合料的性能以及经济性等进行了系统的研究, 并对外加剂的各项性能进行了比较。研究表明:适当掺量的外加剂sasobit或者sasowam, 可以有效地降低沥青的高温粘度, 从而降低其混合料的拌和及压实温度, 实现沥青混合料的温拌, 达到节能及环保的目的;适当掺量的sasobit或sasowam还可以改善温拌沥青混合料的高温性能, 提高沥青路面的抗车辙能力, 并且对混合料的低温性能及水稳定性影响不大。同时对sasobit和sasowam两种外加剂的粉胶比研究之后提出了合理的粉胶比要求, 给出了在施工过程中石料的允许含水率, 并对各项路用性能进行了验证。

1 原材料

本文采用掺加外掺剂方式实现沥青混合料的温拌化。外掺剂选用德国产的Sasobit。Sasobit属聚烯烃类沥青改性剂, 是一种硬蜡, 其主链分子含有40~115个碳原子, 25℃时密度为0.94g/cm3, 135℃时粘度为0.012Pa, 熔点约为115℃。当温度低于熔点时, 在沥青中形成网状的晶体结构, 增加了沥青的稳定性, 提高了路面在使用范围内的抗车辙性能。经试验证明, Sasobit在高温沥青中简单地机械搅拌即可均匀地融解分布于沥青中但不离析, 不必要采用高速剪切搅拌设备, 仅需简单机械搅拌, 即可稳定地分散于沥青之中, 易于拌和、延长施工期。与一般的PE或SBS等改性剂相比具有优良的加工性能。试验确定Sasobit的最佳掺量为沥青胶结料的3%。

2 矿料筛分及材料组成

2.1 矿料筛分与级配曲线

沥青混合料配合比设计采用马歇尔试验设计方法、由于温拌沥青混合料应用于路面的表面层, 因此矿料级配选取AC-13。矿料筛分结果见表1。

2.2 马歇尔法确定最佳油石比

根据确定的最佳级配进行马歇尔试验。采用双面各击实75次的方法成型, 试件合格后, 测定其密度、孔隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等物理指标, 以及在60℃下测定马歇尔稳定度和流值等, 并进行路用性能验证, 最终确定最佳油石比为4.5%。

3 温拌沥青混合料性能试验与分析

3.1 车辙试验

本试验以60℃的动稳定度DS值表征混合料的高温抗车辙能力。试验结果见表2。

由表2可以看出, 基质沥青掺加3%Sasobit外掺剂后, 沥青混合料的高温稳定性较基质沥青LH90号有较大提高, 车辙深度变形量较小, 动稳定提高了180%, 改性效果明显, 但达不到SBS改性沥青的指标;而改性沥青掺加3%Sasobit外掺剂后, 混合料的高温稳定性较4%SBS改性提高8%, 累积变形量减小。总体来说, Sasobit可能有效提高沥青混合料的高温性能, 其对基质沥青的改性效果要好于改性沥青。

3.2 低温弯曲试验

为了评价温拌沥青混合料的低温抗裂性能, 进行了低温弯曲试验, 以低温弯曲试验破坏应变值表征。试验结果见图1。

从图1可以看出, 普通沥青加入3%Sasobit后, 其混合料最大破坏应变有所下降, 下降幅度为1%左右。而改性沥青加入3%Sasobit后, 其混合料最大破坏应变有所增加, 增幅为9.8%。可见, 在低温抗裂性能方面, Sasobit外掺剂的加入对改性沥青是有促进作用的, 但影响了普通沥青混合料的性能, 但幅度不大。

3.3 抗水损害性能试验

主要采用冻融劈裂强度和浸水残留稳定度来评价温拌沥青混合料的抗水损害性能。

3.4 疲劳试验

沥青混合料的疲劳是材料在荷载重复作用下不可恢复的强度衰减累积所引起的破坏现象。

3.5 动态模量试验

沥青混合料通常是承受的动态荷载, 动态荷载作用下, 沥青混合料的模量直接影响着沥青混合料的使用性能。

结束语

资源节约、环境友好是经济社会发展的客观要求, 也是道路行业可持续发展的必然选择。温拌沥青混合料是一种绿色、节能、环保的新型的道路材料, 随着科技的进步, 温拌沥青混合料具有更广阔的发展与应用前景。

参考文献

[1]徐宝军, 冯建宗, 董晓梅.温拌沥青混合料在公路路面中的应用[J].公路与汽运, 2010 (5) .

温拌沥青混合料研究与应用现状 第7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

温拌沥青混合料技术研究现状与展望 第8篇

传统的热拌沥青混合料 (HMA) 是一种热拌热铺材料, 在拌和、摊铺及碾压时需要较高的温度, 因而, 在生产和施工的过程, 不仅要消耗大量的能源, 沥青产生热老化, 而且还会排放出大量的废气和粉尘, 影响周围的环境质量和施工人员的身体健康。冷拌沥青混合料尽管在环保、能耗等方面有一定的优势, 但由于其路用性能不稳定, 一般只用于路面养护。为了降低能源消耗和废气排放, 人们开始研制一种新的高节能低排放型沥青混合料, 即温拌沥青混合料 (Warm Mix Asphalt, WMA) [1]。

所谓WMA是一类拌合温度介于热拌沥青混合料 (150~180℃) 和冷拌沥青混合料 (10~40℃) 之间, 性能达到 (或接近) 热拌沥青混合料的新的节能的沥青混合料。目前国外已经有了WMA在各种沥青混合料中的应用, 包括密级配沥青混合料、沥青玛蹄脂和多孔沥青混合料等。国内从2005年以后才开始关于温拌沥青混合料技术的研究, 其中交通部公路研究院在室内研究成果的基础上铺筑了温拌沥青混合料试验段, 但国内在该方面的研究总体而言尚处于起步阶段[2,3]。

2 国内外主要温拌技术

2.1 沥青-矿物法 (Aspha-Min R)

Aspha-Min R是德国Eurovia-Services公司的产品。该方法采用一种合成沸石在沥青混合料拌合过程中将这种粉末状材料加入进去, 从而在结合料中产生泡沫作用。沸石是网状硅酸盐组合, 在其结构中有巨大的空间可以容纳较大的阳离子 (如钾、钠、钙离子等) , 甚至是相对较大的分子和阳离子群 (如水分子) , 从化学角度讲, 沸石其实就是一种含有较大量结合水的硅酸铝矿物 (含水量一般在18%以上) 。此外, 在沸石中, 空间结构相互连通, 并且可以根据种类的不同形成各种尺寸的较长、较宽的通道, 这些通道可以使其中的离子和分子更容易地进出沸石结构。

在向沥青混合料中加入胶结料的同时加入Aspha-Min R, 沸石内部容纳的水分子会在85~182℃时释放出来, 从而导致胶结料体积膨胀增大并产生沥青泡沫效应, 可以在较低的温度下增加沥青在集料表面的裹覆率, 同时液相结合料中的发泡反应起到润滑剂的作用可以使沥青混合料在低温下具有可工作性。Eurovia公司建议沥青混合料中的Aspha-Min R掺量为混合料质量的0.3%, 这样可以将热拌沥青混合料典型的生产温度降低12℃以上, 由此可以节省30%以上的燃料消耗量。所有常用的普通沥青和聚合物改性沥青以及再生沥青均可以采用添加Aspha-Min R温拌剂制备温拌沥青混合料。在工程实际应用中, 一般采用将Aspha-Min R加入到矿物填料中或者单独加料方式, 直接将其加入到间歇式沥青混合料拌合楼进行生产。

2.2 温拌泡沫沥青混合料 (WAM-Foam R)

温拌泡沫沥青混合料 (WAM-Foam R) 是由英国壳牌国际石油公司和挪威Kolo-Veidekke公司共同研制开发的产品, 其主要方法在于将软质结合料和硬质泡沫结合料在拌和的不同阶段加入到混合料中。在第一阶段中, 将温度为100~120℃的软质结合料加入到集料中进行拌和以达到良好的预裹覆效果;在第二阶段中, 将硬质结合料泡沫化后加入到预裹覆的集料中, 使软质结合料和泡沫化的硬质结合料都起到降低结合料粘度的作用从而实现良好的工作性。要使温拌沥青混合料具有良好的路用性能和使用寿命, 则需要对软质和硬质结合料成分进行仔细选择, 这是因为集料的最初裹覆对于阻止水分接触胶结料与集料的界面从而进入集料是至关重要的。当硬质结合料加入到混合料中时, 通过向加热的硬质结合料注入冷水而产生的快速蒸发会产生大量的水雾, 使硬质胶结料与软质胶结料结合, 从而达到所需要的沥青产品的最终组成和特向。

温拌泡沫沥青混合料中软质结合料和硬质结合料的混合比率一般根据所需配制的调和沥青的针入度来确定, 同时在有必要的情况下, 可以在结合料中加入抗剥落剂以提高沥青混合料的抗水损害性能。至于温拌沥青混合料的矿料级配、沥青混合料的配合比设计等可以完全参照热拌沥青混合料的相关标准和规范进行。一般使用WAM-Foam R产生的沥青混合料生产温度降低可以节省30%燃料, 同时减少空气中CO2的排放量30%以上。

2.3 有机添加剂法

该方法是将低熔点的有机添加剂添加到混合料中, 从化学角度来改变粘温曲线。目前成功应有的化学添加剂有两类:合成蜡和低分子量酯类化合物, 其中Sasobit合成蜡的应用比较广泛。Sasobit是南非Sasol-Wax公司的产品, 一般将其称为改性剂或沥青流动改进剂。Sasobit是一种细结晶体, 常温下以薄片或粉末形态存在, 其熔点大约为99℃, 在超过116℃时, 可以完全溶解于沥青胶结料中, 从而产生的大量液体达到使沥青胶结料粘度降低的效果[4]。当环境温度低于熔点时, Sasobit在沥青胶结料中形成的晶格结构有利于提高沥青胶结料的稳定性, 因此在沥青路面的使用温度下, 掺入Sasobit后沥青混凝土路面的抗永久变形能力得到增强, 同时, 在相同的轮载作用下, 沥青混合料的压实性与使用普通沥青相比会有一定程度的增加。

Sasobit的使用一般使沥青混合料的生产温度降低12℃以上, 目前国内外温拌沥青混合料中Sasobit的掺量一般为混合料质量的3%, 以使沥青粘度降低到所需标准, 并且不应超过4%, 以避免过多Sasobit加入后对沥青胶结料的低温抗裂性产生不良影响。在使用Sasobit生产温度沥青混合料时, 一般建议将固体Sasobit与沥青直接混合, 这样可以提高两者的混合均匀性, 若将Sasobit直接与矿料混合, 则会影响其在沥青中的均匀分布。

2.4 乳化沥青温拌沥青混合料

该方法在美国称为Evotherm温拌混合料, 可以通过两种工艺得以实现:一是用乳化剂制作乳化沥青, 用该乳化沥青作为胶结料与热集料拌和来生产温拌沥青混合料;二是直接用乳化剂配制一定浓度的水溶液 (皂液) , 在沥青和集料拌和过程中喷入该溶液 (皂液最好先与沥青接触) , 经充分搅拌后生产出温拌沥青混合料[5]。

3 温拌沥青混合料的性能分析

3.1 温拌沥青混合料的优点

⑴降低沥青混合料生产和施工温度约30~50℃, 可以节约能耗20%以上, 同时沥青混合料存放温度降低, 较低温度下的流动性增强, 一般使用压路机静压方式即可达到沥青路面所需的压实度, 减少振动压路机使用时对桥梁和沿线建筑结构的影响。

⑵减少排放量。温拌沥青混合料可以大幅度减少沥青混合料拌和过程中的气体排放物种类和排放量, 一般拌和温度每降低10℃, 沥青烟雾和CO2的排放量会随之减半, 由于有效控制了气体的排放, 一般可以节省沥青拌合楼30%~50%的间接成本, 并大大减小有害气体对施工人员身体健康的危害。

⑶延长沥青路面施工期、扩大应用范围。由于温拌沥青混合料施工温度比热拌沥青混合料低, 因此在环境温度较低和温度损失较快时, 温拌沥青混合料具有很大的应用优势, 从而大大延长沥青路面的施工期, 甚至可以进行冬季施工;温拌沥青混合料较低的拌和、摊铺和碾压温度特别适合于沥青混凝土在隧道路面中的应用。

⑷温拌沥青混合料一般可以降低最佳沥青用量, 同时由于温度的降低可以减轻热拌过程中沥青的老化, 尤其是沥青中的轻质烃组分不会在沥青混合料加热过程中挥发掉, 可以使沥青路面的耐久性提高, 延长沥青路面的使用寿命。

3.2 温拌沥青混合料的缺点

⑴由于目前温拌沥青混合料采用的温拌剂一般都属于国外专业公司的专利产品, 因此温拌剂的成本较高, 同时温拌沥青混合料生产过程中需要对部分设备进行改进从而增加生产成本, 该部分成本的增加有可能超过温拌沥青混合料生产和施工时产生的燃料节省的费用。

⑵较低的生产温度可能导致潮湿的集料难以完全烘干, 因此, 温拌沥青混合料的产生水损害的可能性增大, 同时, 由于沥青胶结料老化程度的降低, 温拌沥青混合料铺筑的沥青路面产生车辙的可能性也会增大。

4 结语与展望

温拌沥青混合料是一种低排放和低能耗的环保型路面材料, 在国外尤其是欧洲地区已经得到了广泛的应用。我国目前对温拌沥青混合料的研究和应用尚处于起步阶段, 自2005年交通部公路科学研究院等单位在北京铺筑第一条温拌沥青混合料路面后, 针对该领域的研

用粉煤灰替代偏高岭石制备土聚水泥的试验研究

林振荣

张程博杨友全

(徐州空军学院机场工程系)

(黄石理工学院)

摘要:本文主要研究了以粉煤灰替代偏高岭石作为主要原料制备的土聚水泥的微观形貌和单轴抗压力学性能。结果表明:与单用偏高岭石作原料制备的土聚水泥相比, 用含有20%、80%、100%粉煤灰的原料制得的土聚水泥的受压破坏面的物相成分比较杂乱, 且有球状粉煤灰颗粒和裂缝;用含有粉煤灰的原料得到的土聚水泥的各龄期强度均略低于不掺粉煤灰制备的试样的同龄期强度。此外, 不同土聚水泥试样各龄期的单轴抗压应力-应变曲线形状基本相似, 在单轴压应力作用下, 从开始加载到试样破坏, 应变随应力增大而小幅增大。各试样的最终应变均小于5%, 具有明显的脆性性质。

关键词:土聚水泥;偏高岭石;SEM

土聚水泥[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]是近年来研究非常活跃的一种新型碱激发水泥, 它是采用天然活性矿物, 或由各种高火山灰活性材料或潜在水硬性材料, 在碱激发剂的作用下, 在在低于150℃下甚至常温条件下发生聚合反应生成的具有晶态和非晶特征的三维网络结构凝胶体, 具有优异的工程性能和环保特性[11,12]。

粉煤灰[13]是火电厂的副产品, 是一种极细的球状颗粒。主要成分为Si O2、Al2O3与Fe2O3, 有时还含有较多的Ca O, 具有较高的火山灰活性。我国每年排放量达2亿t以上, 目前有部分用于砌块的生产, 但是仍然有大量堆积并造成环境污染。偏高岭石虽然也具有类似性质, 但是其近年来作为其原料的高岭石供不应求, 价格不断攀升, 加上在我国贮量有限, 故将丰富而价格低廉的粉煤灰用于替代偏高岭石制备土聚水泥意义重大。本文以粉煤灰作为掺加成分替代偏高岭石用于制备土聚水泥并分析了粉煤灰替代量的变化对土聚水泥的微观形貌和单轴抗压力学性能的影响。

1实验部分

1.1实验原料

偏高岭石:自制;

粉煤灰:某电厂Ⅱ级低钙粉煤灰, 其成分如表1。

氢氧化钠:市售96%分析纯。

水玻璃:市售, 模数为3。

水:自来水

1.2实验过程

土聚水泥的制备与力学测试:

分别取偏高岭石粉末适量, 并用粉煤灰进行按比例替代 (替代比例分别为0、20、40、60、80、100%) , 将二者

------------------------------------------------

究和应用均取得了一定的进展, 并铺筑了多条试验路以检验温拌沥青混合料的使用性能。总之, 温拌沥青混合料与我国节能减排、可持续发展的战略方针相一致, 尤其适合于西部和山区等地区较低环境温度下沥青路面的施工, 随着其技术的逐步发展与完善, 必将体现出优越的环境效益和经济效益, 因此温拌沥青混合料具有广阔的应用前景。●

摘要:温拌沥青混合料是一种新的高节能低排放型沥青路面材料, 其具有大大降低沥青混合料生产能耗、减少废气和粉尘排放并能延长沥青路面施工期等优点。本文综述了目前国内外普遍采用的几种温拌沥青混合料技术发展现状、性能特点及其在我国的发展前景。

关键词:温拌,沥青混合料,沥青路面,使用寿命

参考文献

[1]Wayne Jones.Warm Mix Asphalt Pavements:Technology of the Future.Asphalt Magazine, Fall2004

[2]秦永春, 黄颂昌, 等.温拌沥青混合料技术及最新研究[J].石油沥青, 2006 (4) :18-21

[3]徐世法, 等.高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前景[J].公路, 2005 (7) :195-198

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