温拌沥青混合料技术

Water_based peocesses
• • • • 泡沫技术：利用喷嘴把水喷射到混合料容器中； ——Double Barrel Green(AStec) ——Green Machine（Gencor） ——LEA(Mccomnaughay) 用湿的细骨料 与普通加热了的粗骨料混合以产生泡沫效应， 并降低混合温度 • ——WAM Foam 利用双组分沥青（调和沥 青），在沥青混合料拌和不同阶段加入软质沥 青和泡沫化的硬质沥青。
•
从试验结果可以得到，这三种温拌改性沥 青在135℃以上粘度基本上不随剪切速率的增 大而变化，基本上成为牛顿液体，即在此温度 之上粘度不受剪切速率大小的影响。
•
各种沥青随剪切速率的增大而变化的影响 大小：SBS>Aspha-min>Sasobit>70#> EC120。
SBS SBS～Aspha-min(3%) SBS～EC-120(3%) SBS～Sasobit(3%) 3.5 3
3.4 温拌改性沥青常规试验分析
3.4.1常规试验 • 本文进行的常规试验包括：针入度、延度、
软化点、闪点、溶解度、旋转薄膜加热试验后 的质量损失、针入度比和延度 。
• 从试验结果看，基质沥青、SBS改性沥青、 各种温拌改性沥青常规性能指标都满足《公路 沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004） 的技术要求。
• 1.1 热拌沥青混合料技术缺陷
•
热拌沥青混合料是当前应用最为广泛、路 用性能比较良好的一种路用性能，经过几十年 的发展，其应用效果有目共睹。但是其存在的 技术缺陷，已经引起各国科技工作者的关注：
1、高能耗； 2、污染环境； 3、沥青老化。
源自文库
1.2冷拌沥青混合料技术缺陷
• 冷拌沥青混合料一般采用乳化沥青或稀释 沥青，与集料在常温下拌和、铺筑，无需加热， 因而可节约大量的能源。但是其路用性能与热 拌沥青混合料相比有较大的差距，只能用于沥 青路面的修补，低、中交通量路面的下面层和 基层。
环境友好SO2、COX、NO 30-50%
环境污染SO2、COX、NO 等
2.1温拌技术发展现状
• 1995年在欧洲由shell和Kolo Veidekke公司首先研制开发，并于次年铺筑 试验路段。随着温拌技术的不断完善，其使用 量不断增加。
根据作用原理分为两类： • 泡沫技术：降低沥青粘度，主要有微细胞 技术和高倍率发泡技术两种。 • 降粘技术：利用成分调节剂调整的组分及 分子量分布，从而降低沥青粘度。
粘度（Pa•s）
2.5 2 1.5 1 0.5 0 110 120 130 140 150 温度（℃） 160 170 180
SBS与三种SBS温拌改性沥青的粘温关系曲线
3.3.2 粘度与温度 • 从试验结果可以看出，当温度低于85℃左 右时，粘度随着温度的降低而不断增大；当温 度高于85℃左右时，粘度随着温度升高而不断 减小。 • 这表明掺加这三种温拌改性剂即能保证有 效降低路面的施工温度，又能提高路面在使用 温度下的高温稳定性。 • 从试验结果看，在同一个温度下，降粘效
•
因此，如何保留热拌沥青混合料良好的性 能特点，并且又有冷拌沥青混合料环保方面的 优势，这是我们值得研究的问题。
二、温拌沥青混合料技术
• 温拌沥青混合料是采用中温化技术降低沥 青混合料的拌和及摊铺、碾压温度，但又不影 响或甚至改善沥青混合料性能的一种热拌沥青 混合料。
•
通常施工温度在100 ～120℃的沥青混合 料称作温拌沥青混合料 WMA (warm Mixture Asphalt).
Available WMA Technologies
• 搅拌沥青混合料分类一般有五大类技术
• • • • • 1、有机添加剂； 2、化学添加剂； 3、Water_bearing additives; 4、Water_based peocesses; 5、其他；
有机添加剂
• ——Sasobit(Fischer—Tropsch Wax)，一种合 成石蜡，熔点110℃; • ——Asphaltan-B(Montan Wax With fatty acid amide),一种带有脂肪酸胺的褐煤蜡，熔点 82~95℃; • ——EC120,一种合成直链脂肪族碳氢混合物，熔点 100℃，
3.4.4延度试验 • 从试验数据可以看出，掺入温拌改性剂会 使沥青老化前后的低温延度都有所降低，且都 随着掺量的增加而进一步降低，说明掺入温拌 改性剂会降低沥青的低温性能，但相差不大。
•
综合来看，沥青延度的低温性能优劣比较： SBS改性沥青>70#基质沥青>SBS～ Sasobit>SBS～Aspha-min>SBS～ EC120 >70#～EC120。
3.4.3软化点试验 • 掺入这三种温拌改性剂后，沥青的软化点 明显升高，且随掺量的增加而升高，这说明可 以很好的改善沥青的高温性能 。EC120尤其
显著。 • 掺入温拌改性剂后，软化点高低比较： 3%SBS～EC120 >3.5%70#～EC120 >3%SBS～Sasobit >4%SBS～ Asphamin >SBS改性沥青>70#基质沥青。
其他
• ——Fhiopave/SEAM (shell) 利用硫磺改性剂，代替25℃左右的沥青混 合料，降低沥青粘度。
• 以上五种方法，都是为了降低混合料在 生产温度下的粘度，达到降低拌合和压 实温度、降低能耗减少二氧化碳及粉尘 排放的目的，同时保证温拌沥青混合料 性质与热拌沥青混合料性质基本相同。
温拌沥青混合料技术
主讲人：张起森 教授、博导
主讲内容
• • • • •
一、热拌及冷拌沥青混合料技术的缺点 二、温拌沥青混合料技术的发展状况 三、EC120温拌沥青混合料性能试验研究 四、EC120温拌沥青混合料的经济分析 五、EC120温拌沥青混合料的应用前景
一、热拌及冷拌沥青混合料技术缺点
• 目前，道路工程中使用的沥青混合料，根 据拌和温度和施工温度可分为两种类型：热拌 沥青混合料（HMA）和冷拌沥青混合料 （CMA）.
各种沥青针入度试验结果
针入度（100g,5s;0.1mm） 沥青类型 15℃ 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# 70#基质沥青 70#～EC120(2%) 70#～EC120(3%) 70#～EC120(3.5%) 70#～EC120(4%) 70#～EC120(5%) SBS改性沥青 SBS～EC120（1%） SBS～EC120（3%） SBS～EC120（5%） SBS～Aspha-min（1%） SBS～Aspha-min（3%） 25 20 19 18 17 15 20 16 14 11 19 18 17 16 16 15 11 老化前 25℃ 63 40 39 38 36 34 61 44 32 26 56 53 51 49 43 33 26 30℃ 95 61 59 57 56 53 88 69 51 40 96 85 81 77 68 57 41 老化后 25℃ 46 30 31 30 29 28 55 33 27 23 39 39 针入度 比（%） 25℃ 73 75 77 80 81 82 74 75 76 78 65 68 0.27 1.54 1.34 1.28 1.15 0.93 -0.23 0.12 0.49 0.45 -1.03 -0.80 -0.76 -0.90 0.12 0.34 0.34 51.3 63.9 65.3 65.7 66.8 67.2 54.2 64.9 69.5 72.8 53.8 54.4 54.7 55.9 55.4 61.2 64.0 -19.2 -18.2 -16.8 -15.7 -14.5 -14.1 -22.2 -20.7 -19.3 -18.6 -13.6 -12.1 -11.2 -9.6 -14.8 -13.6 -10.3 P.I. T800, (℃) T1,2, (℃)
3.2 制备工艺 •
制备温拌改性沥青时，只需要将温拌改性 剂加入温度高于120℃（在不老化的前提下温 度最好稍微高些）的沥青中，通过简单的机械 搅拌一段时间（通常为30min左右）即可制得。
预热140℃
改性剂
机器搅拌
基质沥青
基质沥青
改性沥青
待测试样
3.3 温拌改性沥青粘度特性研究
3.3.1粘度与剪切速率
根据等粘温度确定的沥青混合料的施工温度 沥青类型 拌和温度（℃） 压实温度（℃） 70# 基质沥青 158±3 148±4 70#～ EC120 128±3 118±4 SBS～ EC120 138±3 128±4 SBS～ Asphamin 148±3 137±4 SBS～ Sasobit 140±3 130±4
果比较：EC120>Sasobit>Aspha-min。
3.3.3 粘度与施工温度控制
• 本章先采用等粘温度原则来初步确定试验室混合料 的拌和与压实温度。 • 从试验数据可以看出，添加温拌改性剂可以有效地 降低沥青混合料的拌和与压实温度20 ～30 ℃左右。特
别是EC120 ，其降温效果最好。
SBS 改性沥 青 168±3 158±4
一方面提高沥青的软化点，使沥青的高温 抗变形能力提高；另一方面降低沥青高温粘度。
EC120温拌改姓沥青在结构和物理特性 方面不同于常规改姓沥青：
高软化点 高粘度（60℃粘度高，135℃粘度低） 低温度（施工温度较常规低20～30℃ ） 低掺量
三、EC120温拌沥青混合料试验研究
3.1 温拌改性剂
• 试验选用了三种温拌改性剂进行试验研究， 一种是德国一家公司生产的新型聚烯烃类沥青 普适改性剂Sasobit（沙索比德）；一种是德 国另一家公司生产的人造合成沸石AsphaMin；一种是深圳海川工程科技公司生产的 EC120温拌改性剂。
化学添加剂
• ——Evotherm，应用化学添加剂和沥青分散技术 （Pispersed Asphalt Fechnology）制备的沥青 乳化物。 • ——Rediset 有机物和化学添加剂组合的一种技术； • ——Cecabase RT
Water_bearing additives
• 一种人工合成的沸石，在温度超过 100℃时释放出结晶水产生泡沫效应。 • ——Aspha-min • ——Advera
G*
3.5 温拌改性沥青SHRP试验分析
60.0 50.0
车辙因子（KPa）
3.5.1 DSR试验分析
50.0 40.0 70#基质沥青 70#～EC-120(3.5%) SBS改性沥青 SBS～EC-120(3%) SBS～Aspha-min(4%) SBS～Sasobit(3%)
2.2 WMA技术显著特点
• 1.减少有害气体的排放有利于保护环境 • 2.降低能源消耗
• • • • • •
3.降低生产设备的损耗 4.减轻沥青胶结料老化程度 5.使路面更容易实现再生 6.较快的开放交通 7.延长施工季节 8.起助碾作用
2.3 EC120温拌沥青混合料技术
• EC120是一种聚烯茎类的沥青改性剂， EC120对沥青改姓的主要特点：
2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 剪切速率（1/s） 40 70# 70#～EC120 SBS SBS～EC120 SBS～Aspha-min SBS～Sasobit
粘度（Pa•s）
135℃时不同沥青的粘度与剪切速率关系曲线
美国BrooeldD-VH+型旋转粘度计
SBS～Aspha-min（4%）
SBS～Aspha-min（5%） SBS～Sasobit（1%） SBS～Sasobit（3%） SBS～Sasobit（5%）
39
41 31 30 21
70
73 72 75 79
3.4.2针入度试验 • 从试验结果看，添加这三种温拌改性剂后， 沥青针入度都降低，说明掺入这三种温拌改性 剂后能使沥青变硬，抵抗变形能力有所增加。 特别是EC120比较明显。 • 掺入EC120、Sasobit后，针入度比也 都增大，可以很大的减缓沥青的老化速率，有 利于改善沥青的抗老化性能。 • 掺入EC120、Sasobit后，针入度指数 增大，可以改善沥青的感温性。 • 掺入这三种温拌改性剂后，当量软化点都 有所增大，提高了沥青的高温稳定性。