国外温拌沥青混合料技术与性能评价

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老化减弱所致。在制作温拌沥青混合料的时候, 较低 的压实温度可能会增加水损坏的可能。试验室测试得 出以下结论:
( 1) 旋转压 实仪对于 降低压实 温度不敏 感。因 此, 所有的试件成型都用振动压实仪。
( 2) 用旋转压实仪, 制作温拌沥青混合料的 3 种 温拌技术都降低了空隙率。这有可能是因为最佳沥青 用量的减少, 因此需要作进一步的研究确定在不掺加 任何添加剂情况下的最佳沥青用量。需要说明的是, 在本研究中所有的试验都是在最佳沥青用量并且无其 他添加剂的情况下进行的。
可以将 Aspha- MinÓ加入到矿物填料中或者单 独加料, 直接将其加入到间歇式拌和厂的搅拌机中。
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, 例如钠离子、钾离子、钡离
收稿日期: 2007- 0术与性能评价
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子、钙离子, 甚至是相对较大的分子和阳离子群, 例如 水分子。在沸石中, 空间是互相连通的, 并且根据种类 的不同形成了各种尺寸的较长、较宽的通道。这些通
至于温拌沥青混合料的矿料级配、混合料的配合
比设计、拌和设备等可以完全参照热拌沥青混合料的 相关方法与规定。
壳牌公司指出, WAM- F oamÓ需要对软、硬胶结 料成分进行仔细选择。拌和第一阶段, 集料的最初裹 覆对于阻止水接触胶结料和集料交界面从而进入集料 是至关重要的, 水必须从沥青混合料中排出, 以确保得 到高质 量 的 产 品。 壳牌 公 司 报 道 说 使 用 WAM FoamÓ导致的生产温度降低可以节省 30% 燃料, 减少 30% 的 CO2 排放量。 1. 3 Sasobit Ó 温拌剂
Sasol- Wax 公司指出 Sasobit Ó的熔点大约是 99 e , 在超过 116 e 时, 可以完全溶解于沥青胶结料中。 使胶结料的粘度降低。这可以使生产温度降低 12 e 。 温度低于熔点时, Sasobit Ó在沥青胶结料中形成晶格 结构, 这是含有 Sasobit Ó的沥青的稳定性的基础。在 使用温度下, Sasobit 改性沥青的抗车辙能力增强。此 外, Sasol- Wax 公司报道, 在同样的滚轮荷载下, 其压 实性与非改性沥青相比有所增加。
( 3) 无论是用 Superpave 旋转压实仪还是振动压实 仪, 3 种温拌技术都提高了压实度, 用 Aspha- MinÓ法 空隙率平均降低 0. 77% , 用 Sasobit Ó法空隙率平均降低 0. 89% , 用 EvothermÓ法空隙率平均降低1. 53% 。用这 3 种添加剂在 88 e 时的压实度都有所提高( 图 1) 。
沸石( 硅酸铝钠) , 已经被热液结晶。沸石内部容纳的 水的质量百分率为 21% , 在 85~ 182 e 被释放。在向 混合料中加入胶结料的同时加入 A spha- Min Ó, 就会 产生极小的喷水现象。水的释放会使胶 结料体积变
大, 导致出现沥青泡沫效应, 可以在较低的温度下增加 集料的覆盖率。
( 3) 使用添加剂, 例如 Sasobit Ó( F ischer - T rop2 sch 石蜡) 和 A sphalt an B Ó ( Evot herm Ó, 一种低分子 量的酯化蜡) 。 1. 1 Aspha- MinÓ温拌剂
Aspha- Min Ó是德国 Eurovia- Services 股份有 限公司的产品。它是一种极细、白色粉末状人造合成
道可以使其中的离子和分子更容易地进出沸石结构。
沸石最常见的用途是作为水软化剂。沸石的特点是可
以在不破坏它们结晶结构的情况下吸水和失水。它们 可以将结构中的水通过加热或者其他方法排出结构。
因此沸石可以作为新流体的运输系统。 1. 2 WAM- FoamÓ 温拌剂
WAM- F oamÓ是英国壳牌石油有限公司和挪威 Kolo- Veidekke 合资的产品。在 WAM- F oamÓ中, 在拌和阶段使用两种单独的胶结料, 软胶结料和以泡 沫形式加入的硬胶结料, 即两种硬度不同的沥青材料。 软胶结料的针入度较大, 使其能在 100 e 时, 具有一定 的流动性, 从而便于与矿料拌 和均匀, 能 够裹覆住矿 料。软胶结料控制最小放置温度, 混合料可以在 80 e 下放置, 相对于 H MA, 降低了 50~ 60 e ; 硬胶结料是 以泡沫沥青的形式加入的, 根据路面的需求, 硬沥青在 25 e 时的针入度应在 10~ 100( 0. 1 mm) 之间。
( 8) 为了减轻水 损坏掺加了各 种不同的 抗剥落 剂, 水化石灰和沸石在花岗岩集料中是有效的。添加 1. 5% 的消石灰的混合料相对于没有掺加消石灰的混 合料可以增加结合能力以及抗水损坏的能力。
( 9) 汉堡轮轴试验表明, 添加 Sasobit Ó对于增加 温拌沥青混合料的抗车辙能力和抗水损坏的能力是有 帮助的。汉堡轮轴试验的结果还表明掺加石灰对于添 加 Aspha- Min Ó的温拌沥青混合料可以增加其抗车 辙的能力, 这是因为石灰使沥青混合料的劲度增大。
Asphalt an BÓ 是德 国 Romont a - GmbH , Ams2 dorf 公司的产品。可以粒状存放。它是专门为沥青混 凝土研制的, 是褐煤蜡与高分子烃的混合物。
Romont a 公司建议加入质量百分 率为 2% ~ 4% 的 Asphalt an BÓ。它可以加到沥青拌和机中, 或是直 接加入到胶结料生产机中, 也可以加入到聚合物改性 胶结料中。Asphalt an BÓ的熔点大约是 99 e 。与 FT 蜡相似, 它也被认为是一种/ 沥青流动改进剂0, 可以降 低生产温度。与 F T 蜡一样, 其压实性和抗车辙能力 均会增强。
2 温拌沥青混合料性能的试验室评价 及与 H MA 比较
2. 1 温拌沥青混合料性能的试验室评价 美国国家沥青技术中心( NCA T) 对温拌沥青混合
料进行了试验室测试, 以确定这些摊铺过程的可行性、 典型的摊铺过程, 在美国最常见的环境下, 包括在快速 交通路段和高温环境下的混合料性能。
上述 3 种温拌技术都是为了改进 Super pave 旋转 压实仪和振动压实仪压实混合料的能力, 这些技术都 降低了空隙率。添加 Aspha- MinÓ , Sasobit Ó 和 Evo2 t hermÓ3 种添加剂并没有 影响沥青混合 料的回弹模 量, 用沥青路面分析仪( APA ) 做车辙试验的结果表明 也没有增加车辙量。搅拌和压实温度的降低确实导致 车辙量有所增加, 这有可能是因为较低的温度下沥青
Eurovia 公司建议所加的 Aspha- MinÓ占混合料的 质量百分率为 0. 3% , 这样可以将 H MA 典型的生产温 度降低 12 e 。据报告, 温度降低 12 e 可以节省 30% 的 燃料消耗量。Eurovia 介绍说所有常用的沥青和聚合物 改性沥青, 包括再生沥青都可以添加 Aspha- MinÓ。
根据要配制的调和沥青针入度来确定软胶结料和 硬胶结料的混合比率。如果需要的话, 结合料中还可 以加入抗剥落剂, 以减少水损坏。
在第一阶段, 在 100 e 左右软胶结料与矿料拌和, 初步覆盖矿料, 矿料的加热温度为 100~ 120 e 。然后 以泡沫形式加入 硬胶结料在 90~ 120 e 进行充分拌 和。当硬胶结料加入到混合料中时, 通过向加热的硬 胶结料注入冷水而产生的快速蒸发会 产生大量的烟 雾。硬泡沫胶结料与软胶结料结合, 从而达到所需的 沥青产品的最终的组成和特性。
Sasobit Ó是南非 Sasol - Wax( Formerly Schmann Sasol) 公司的产品。Sasobit Ó被认为是一种改性剂或 者/ 沥青流动改进剂0。它是一种细结晶体, 可以薄片
或者粉末的形式存在。使用 Fischer - T ropsch( F T) 过程从煤气化中生 产的长链脂肪族烃, 也 被称为 FT 固体石蜡。
1 温拌沥青混合料技术
目前, 欧洲国家生产温拌沥青有 3 种技术: ( 1) 在厂拌过程中增加一种名为 Aspha- MinÓ
的合成沸石在胶结料中产生泡沫效应。 ( 2) 使用一种名为 WAM- FoamÓ( 温拌泡沫沥
青混合料) 的胶结料, 含有软、硬两种胶结料, 在工厂生 产的不同阶段分别使用软胶结料和硬胶结料。
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文章编号: 1671- 2579( 2007) 06- 0164- 04
第27卷 第6期 2007年 12月
国外温拌沥青混合料技术与性能评价
左 锋, 叶 奋 编译
( 同济大学, 上海市 200092)
摘 要: 温拌沥青的概念是最近 10 年来在欧洲发展起来的, 德国、挪威、法国都对其进行 了研究。在美国, NCAT 以及其他 一些机 构也对 其进 行了研 究。温 拌沥青 混合 料是一 种绿 色、节能、环保的路面新材料, 它的生产 施工温 度介 于热拌 沥青 混合 料和冷 拌沥 青混合 料之 间。其力学性能和路用性能不亚于传 统的热 拌沥青 混合料, 但生 产施工 温度可 以降低 30~ 50 e 。该文通过与热拌沥青混合料的对比, 介 绍了欧 洲使用的 温拌沥 青混合 料技术 及对它 的性能评价, 并介绍了温拌沥青混合料的优缺点和需要解决的问题。
( 6) 添加 Sasobit Ó制成的混合料的间接拉伸强度 较低, 这个拉伸强度的降低可能是因为 Sasobit Ó有抗 老化的能力。其他的试验室试验表明添加 Sasobit Ó制 成的混合料具有很好的抗车辙能力。
( 7) 在制作温拌沥青混合料时, 压实温度较低会 增加水损害的可能。搅拌温度和压实温度较低会导致 集料未被完全烘干, 其结果就是导致水损坏。
关键词: 道路工程; 沥青路面; 温拌沥青混合料; 技术性能; 评价
温拌沥青混合料( WMA ) 是一类使用特定的技术 或添加剂, 使拌和及施工温度介于热拌沥青混合料 ( 150~ 180 e ) 和冷拌( 常温) 沥青混合料之间, 性能达 到热拌沥青混合料的新型沥青混合料的统称。