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胶粉改性沥青低温(温拌)施工技术研究
发表日期:2015-4-10 已经有 696 位读者读过此文

 

  • 技术简要说明及主要技术指标(与普通沥青、SBS、胶粉改性沥青热铺的比较)

胶粉改性沥青是大比例掺加废旧轮胎粉末用于沥青改性的产物,胶粉改性沥青用于路面材料,具有形成油膜厚度大、耐久性优异、抵抗疲劳和低温裂缝能力强等特点,大量用于薄层罩面、应力吸收层和减薄路面结构层设计。但是,有胶粉改性沥青的粘度大(177℃粘度达到1.5-5Pa.s,是SBS改性沥青的3-10倍),为了实现混合料有效的拌合、摊铺和压实,通常操作温度比SBS改性沥青提高10℃,出料温度普遍在180℃以上。在这样的料温条件下,沥青老化较为严重、施工和拌合现场

本技术结合表面活性原理的温拌技术,在不影响胶结料粘度的前提下(不影响油膜厚度、混合料最终性能),将胶粉改性沥青的混合料温度降低40℃以上,沥青烟排放下降60%以上,苯可溶物下降80%以上,显著消除传统胶粉改性沥青热拌工艺下烟、味浓重的状况。同时,使得胶粉改性沥青施工操作性显著改善,可施工季节延长至少3个月。所得的胶粉改性沥青混合料,达到全部胶粉改性沥青路面施工规范的技术要求。

  • 该技术的国内外发展趋势

废旧橡胶粉改性沥青(胶粉改性沥青/Asphalt Rubber),上世纪60年代由Charles H. McDonald发明。伴随着橡胶粉工业和道路铺面技术的发展,先后被应用在应力吸收层、应力吸收中间层、开级配表层、密级配混合料。经过20多年的技术摸索,一直到1988年前后,胶粉改性沥青在亚利桑纳成功地应用在间断级配沥青混合料中,标志着胶粉改性沥青路用技术的全面成熟。之后的十多年时间内,胶粉改性沥青被越来越多的国家和地区所接受。其中,在美国的加州、德州、佛州和南非等国家和地区,胶粉改性沥青已经成为最常用的沥青罩面材料。在葡萄牙、西班牙、澳洲、法国、巴西等地,胶粉改性沥青技术也已经蓬勃发展起来了。

胶粉改性沥青的发展动力,主要有以下两个方面:一是,汽车保有量快速增长后带来的废弃轮胎大量堆积,路面中使用能够提供大量消耗的途径;二是,轮胎橡胶设计和制造的标准,远远高于沥青胶结料的路用技术标准,各方面路用性能全面优于沥青,因而是非常有应用前景的沥青改性剂。

目前大家所熟悉的用于沥青路面建设、养护的沥青混合料主要有两种:热拌沥青混合料和冷拌(常温)沥青混合料。热拌沥青混合料占绝对多数。随着人们认识水平的不断提高,热拌沥青混合料在拌和、运输以及摊铺的过程中出现的有害气体排放、过多能耗以及热老化等问题,逐步为各界所关注。而冷拌沥青混合料,尽管在环保、能耗等方面有很大优势,但由于路用性能相对较差,通常只用于沥青路面的修补、低交通量路面、中重交通量路面的下面层和基层等。鉴于此,开发兼有热拌沥青混合料性能优势,以及冷拌沥青混合料在环保、节能等方面特点的沥青混合料技术,成为了当今世界道路研究的重要课题。

温拌技术是近些年因应节能、环保等社会需求快速发展的路面材料工艺,其代表性的乳化平台温拌技术,已经发展到第二代,其技术特征是,将极小剂量的化学添加剂浓缩液与热沥青同时喷注,在不降低沥青混合料路用的前提下,通过形成内部水膜润滑结构,使得混合料出料和压实温度比热拌技术下降30-60℃以上。

  • 该技术的创新点

将表面活性类温拌添加剂与胶粉改性沥青进行工艺性结合,在不影响胶粉改性沥青混合料材料配比和使用性能的前提下,使得生产和摊铺温度下降40℃以上,胶粉改性沥青路面施工现场主要烟气污染物排放下降60%-90%。

  • 该技术的实验室数据

(一)拌和试验

胶粉改性沥青加热温度为175°C,石料加热温度140°C,出料温度130°C,和易性良好。

(二)成型试验

混合料120°C恒温2小时,旋转压实仪进行压实,压实次数为100次。

采用马歇尔稳定度试验仪对温拌胶粉改性沥青混合料马歇尔稳定度,流值进行测试,空隙率测试采用水中重法,最大理论密度测试采用理论计算法。测试结果如表2.5所示。

2.5 温拌胶粉改性沥青强度测试结果

DAT类型

毛体积密度(kg/m3)

最大理论密度(kg/m3)

空隙率(%)

VMA(%)

VFA(%)

稳定度

流值

A1

2.48

2.57

3.2

16.9

84.0

9.3

41.9

2.47

2.57

3.9

17.5

81.9

8.7

47.0

2.47

2.57

3.7

17.3

82.5

8.4

45.7

F6

2.46

2.57

4.2

17.8

80.9

8.0

44.5

2.44

2.57

4.8

18.3

79.2

7.8

50.8

2.46

2.57

4.0

17.6

81.3

8.7

47.0

从以上结果可以看出,温拌胶粉改性沥青稳定度达到规范要求。

AC-13的级配接近中值,采用旋转压实仪成型,最佳油石比为6%,马歇尔试块的空隙率为4.8%,进行冻融劈裂试验,测试结果如表2.6所示。

2.6 TSR测试结果

DAT类型

空隙率(%)

VMA(%)

VFA(%)

劈裂强度(Mpa

TSR(%)

F6

4.81

18.3

79.2

1.12

90

4.76

18.3

79.3

1.03

4.87

18.4

79.0

0.97

4.85

18.34

79.1

1.14

4.72

18.22

79.4

1.14

4.54

18.06

79.9

1.19

从以上结果可以看出,温拌胶粉改性沥青的TSR超过规范要求。


 

 

 
 
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