- 低碳減排熱拌瀝青混合料研究
- 李振霞
- 1943字
- 2021-04-30 19:59:30
2.1 溫拌技術(shù)初步優(yōu)選
2.1.1 國(guó)外研究成果分析
1.NCAT研究報(bào)告
目前對(duì)溫拌技術(shù)展示最為系統(tǒng)的室內(nèi)研究為美國(guó)國(guó)家瀝青技術(shù)中心(NCAT)針對(duì)Evotherm、Sasobit以及Aspha-min開(kāi)展的綜合性應(yīng)用研究。
采用花崗巖及石灰?guī)r兩種石料,瀝青選用PG64-22,溫拌劑Evotherm、Asphamin和Sasobit,級(jí)配及油石比見(jiàn)表2.1。對(duì)溫拌瀝青混合料分別在149℃、129℃、119℃和88℃下成型試件評(píng)價(jià)溫拌劑對(duì)路用性能的影響。
表2.1 礦料級(jí)配及油石比

注 基準(zhǔn)級(jí)配即沒(méi)有任何添加劑的普通熱拌瀝青混合料的集料(花崗巖和石灰?guī)r)級(jí)配。
用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型試件來(lái)確定溫拌瀝青混合料最佳瀝青用量,試驗(yàn)結(jié)果表明:3種溫拌劑都能夠降低最佳瀝青用量,其中Evotherm與Sasobit減少0.1%~0.5%,Asphamin減少0.1%~0.4%。3種溫拌劑降低瀝青用量也反映出溫拌劑能夠改善壓實(shí)性能。為了減少差異性,以下試驗(yàn)仍采用表2.1確定的最佳瀝青用量。
2.試驗(yàn)結(jié)果分析
(1)壓實(shí)性能。確定最佳瀝青用量與體積特性后,采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型試件來(lái)研究不同添加劑在不同壓實(shí)溫度下對(duì)混合料路用性能的影響。壓實(shí)前,混合料應(yīng)在相應(yīng)的壓實(shí)溫度下老化2h,壓實(shí)溫度一般比拌和溫度低14℃左右。
從圖2.1及圖2.2的壓實(shí)結(jié)果可以看出,與普通熱拌瀝青混合料相比,3種溫拌添加劑都可以降低空隙率,空隙率降低幅度分別為:Evotherm約1.5%、Sasobit約0.9%、Aspha-min約0.8%。

圖2.1 花崗巖壓實(shí)結(jié)果

圖2.2 石灰?guī)r壓實(shí)結(jié)果
(2)高溫性能。把不同壓實(shí)溫度下成型好的試件放入64℃的烘箱中保溫至少6h,然后在64℃下用瀝青路面分析儀(APA)測(cè)量車(chē)轍深度,結(jié)果如圖2.3及圖2.4所示。對(duì)車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果的分析表明,在壓實(shí)溫度范圍內(nèi),各種添加劑都降低了車(chē)轍(添加Asphamin的混合料在129℃的壓實(shí)溫度時(shí)車(chē)轍較大,這可能是由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異性引起的)。其中Sasobit降低車(chē)轍深度最大,Evotherm次之,Aspha-min最小。

圖2.3 花崗巖的APA試驗(yàn)結(jié)果

圖2.4 石灰?guī)r的APA試驗(yàn)結(jié)果
(3)水穩(wěn)性。劈裂強(qiáng)度比TSR結(jié)果顯示,Sasobit和Aspha-min兩種混合料的抗水損壞能力較低,即使在同時(shí)添加了抗剝落劑的情況下,Sasobit和Aspha-min兩種混合料仍然出現(xiàn)了水損壞拐點(diǎn)。添加3種溫拌劑的花崗巖混合料的浸水漢堡車(chē)轍結(jié)果顯示,只有摻Evotherm混合料的浸水漢堡車(chē)轍沒(méi)有出現(xiàn)水損壞拐點(diǎn)。
從NCAT應(yīng)用報(bào)告中可以看出:在壓實(shí)性能方面Evotherm最優(yōu),Sasobit次之,Aspha-min最小;抗車(chē)轍性能方面Sasobit最優(yōu),Evotherm次之,Aspha-min最差;水穩(wěn)性方面Sasobit和Aspha-min抗水損壞能力低于Evotherm。
3.國(guó)外其他研究成果分析
由于試件隨著溫度降低而變硬,抗拉強(qiáng)度隨之升高。在溫度為0℃和-20℃時(shí),Evotherm溫拌瀝青混合料和HMA抗拉強(qiáng)度相同。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在溫度為0℃和-20℃時(shí),Evotherm溫拌瀝青混合料和HMA蠕變?nèi)崃壳€非常相近。
在試驗(yàn)路鋪筑完畢、3個(gè)月后、1年后以及20個(gè)月后分別測(cè)試3種溫拌瀝青混合料的間接抗拉強(qiáng)度,20個(gè)月內(nèi)HMA間接抗拉強(qiáng)度保持穩(wěn)定不變。1年后,Evotherm溫拌瀝青混合料與HMA有相同的間接抗拉強(qiáng)度,Aspha-min和Sasobit混合料的間接抗拉強(qiáng)度模量隨著時(shí)間的推移而降低,然后又因?yàn)閼?yīng)力的變化而上升。基于上述結(jié)果,Evotherm是最優(yōu)的溫拌瀝青混合料,Aspha-min的技術(shù)效果要劣于Sasobit。
2.1.2 國(guó)內(nèi)研究成果分析
目前,國(guó)內(nèi)對(duì)3種主流溫拌技術(shù)系統(tǒng)的分析比較方面的研究較少,交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院公路科學(xué)研究院秦永春副研究員在第三屆路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)論壇中介紹了現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)于Sasobit及Aspha-min兩種溫拌劑研究進(jìn)展。主要結(jié)論為:Aspha-min可降低瀝青混合料拌和及壓實(shí)溫度,但是混合料路用性能基本保持不變;Sasobit可很好地降低瀝青混合料的拌和及壓實(shí)溫度,顯著提高瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度和車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度,其余指標(biāo)基本保持不變。
河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院李德超綜合分析評(píng)價(jià)了Sasobit和Aspha-min對(duì)瀝青混合料性能的影響。采用不同性能等級(jí)的瀝青膠結(jié)料(PG64-22、PG70-28)與兩種溫拌劑拌和并進(jìn)行以下研究。
(1)利用布氏旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)(RV)對(duì)兩種摻加添加劑的結(jié)合料(在135℃、150℃和180℃)進(jìn)行黏度變化評(píng)價(jià),確定溫拌瀝青混合料的溫度降低幅度。
(2)應(yīng)用剪切流變儀(DSR)對(duì)老化前后的兩種摻加溫拌劑的結(jié)合料進(jìn)行車(chē)轍因子評(píng)價(jià)。
(3)利用瀝青路面分析儀(APA)測(cè)量瀝青混合料車(chē)轍深度,評(píng)價(jià)抗車(chē)轍能力。其主要結(jié)論如下。
1)布氏旋轉(zhuǎn)黏度測(cè)試結(jié)果表明,對(duì)于兩種原樣瀝青,摻加Sasobit比摻加Asphamin降溫幅度更大。
2)對(duì)于兩種原樣瀝青,Sasobit均可以增加其高溫等級(jí),Aspha-min雖然也能夠提高高溫等級(jí),但提高幅度較Sasobit小;尤其對(duì)于PG70-28瀝青,Sasobit可將其高溫等級(jí)最高提高至PG80,而Aspha-min只能提高至GPG77。
3)Sasobit對(duì)于PG64-22瀝青混合料車(chē)轍降低明顯,對(duì)于PG70-28,摻加Sasobit后車(chē)轍深度由6.85mm降低至2.41mm,而Aspha-min降低至3.59mm。
2.1.3 溫拌技術(shù)初選
國(guó)內(nèi)外成果研究結(jié)論中3種溫拌劑對(duì)瀝青性能、混合料性能、降溫幅度的影響見(jiàn)表2.2。
表2.2 國(guó)內(nèi)外溫拌技術(shù)成果研究結(jié)論匯總

注 1.-代表無(wú)此項(xiàng)研究;↓代表與HMA相比性能下降;↑代表與HMA相比性能提高;○代表與HMA相比性能相近。
2.E、S、A分別代表Evotherm、Sasobit和Aspha-min。
由表2.2可知,對(duì)于3種溫拌技術(shù)無(wú)論在降溫幅度還是路用性能方面,Aspha-min是最差的,但對(duì)于Sasobit和Evotherm,對(duì)不同種類(lèi)瀝青和混合料還存在不一致的結(jié)論。因此本書(shū)決定舍棄Aspha-min技術(shù),在下一節(jié)當(dāng)中將進(jìn)行Sasobit和Evotherm溫拌技術(shù)之間的優(yōu)選。
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