（市政工程专业论文）高节能低排放型温拌沥青混合料施工工艺要求及规范标准的研究.pdf

北京建筑工程学院硕士学位论文 摘要 温拌沥青混合料是一种高节能低排放环保型材料。将8 0 左右的乳化沥青与加热到1 3 0 。c 左右的 矿料直接拌和，从而生产出温度为1 i o 。c 左( j 的温拌混合料。与热拌沥青混合料相比，其相应的操作 濡度要低4 0 。c 以上，囚而能人量地节省能源，降低环境污染。这种混合料在相应温度。卜具有良好的l ： 作和易性，从而能保证沥青混合料在相对较低的温度下进行拌和及施工，在北方地区能够延长施工季 节。囚此，该材料具有很好的应用前景。 本研究介绍了温拌沥青混合料技术的研究与发展状况，利用研制的乳化沥青和改性乳化沥青进行 了实验研究，分析了温拌料的强度形成机理，确定了温拌沥青混合料的拌制温度，提出了温拌料试件 的成型步骤与配合比设计的方法，通过室内旋转乐实试验及试验路施工现场无核密度仪对压实度的测 试，确定了温拌沥青混合料的压实施：艺及温度控制标准，对比了濡拌沥青混合料、s b r 改性乳化 沥青混合料与相应的热拌沥青混合料的路用性能，结果表明，温拌泐青混合料的高温抗车辙能力明显 提高，其他性能与热拌料相似，且都能满足部颁现行规范的要求。最后，结合漏拌料的室内性能评价 和试验路铺筑与质量检测，提出了温拌沥青混合料的施工工艺要求与质景检测标准，为温拌沏青混合 料的推j 、与应用奠定了基础。 关键词：温拌沥青混合料性能评价施：艺检洲标准 北京建筑工程学院硕士学位论文 a b s t r a c t w a r mm i xa s p h a l t ( w m a ) i sak i n do fa s p h a l tm i x t u r ew i t hh i g he n e r g y s a v i n ga n dl o w e m i s s i o n w a r mm i x e de m u l s i f i e da s p h a l tm i x t u r eo f1 1 0 。c w a sp r o d u c e db ym i x i n ge m u l s i f i e da s p h a l to f8 0 。ca n d a g g r e g a t e so f1 3 0 。c i t so p e r a t i o nt e m p e r a t u r ec o u l dd e c r e a s eb y4 0 。cc o m p a r e dw i t ht h a to fh m a s o i t c o u l dd e c r e a s e dt h ee n e r g yc o n s u m p t i o na n dt h ee m i s s i o no fh a r m f u lg a sa n dd u s tg r e a t l y i th a dg o o d w o r k a b l ea b i l i t y , s oi tc o u l dm i xa n dc o n s t r u c t i o ni nl o wt e m p e r a t u r e ，a n di tc o u l da l s oe x p e n dt h er e a s o no f c o n s t r u c t i o ni nt h en o r t hr e g i o n s oi th a dg o o df u t u r e t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h es t u d ya n dd e v e l o p m e n to fw m a ，a n ds t u d i e dt h ep e r f o r m a n c eo fe m u l s i f i e d a s p h a l ta n dm o d i f i e de m u l s i f i e da s p h a l t ，a n da n a l y z e dt h et h e o r yo fi n t e n s i t y ，d e t e r m i n e dt h et e m p e r a t u r eo f m i x i n go fw m a ，a n dp r o p o s e dt h em e t h o do fm i x t u r ec o m p o s i t i o nd e s i g n t h er e s e a r c hi n d i c a t e st h a tt h e h i g ht e m p e r a t u r es t a b i l i t yo fw m a w a sh i g h e rt h a nt h a to fh m a ；t h eo t h e rp e r f o r m a n c e sa r et h es a m ea s h m a i nt h ee n d ，t h ep a p e rp r o p o s e dt h et e c h n o l o g yo fc o n s t r u c t i o na n dt h er e g u l a t i o no fq u a l i t y c h e c k i n g i tp r o v i d e dg o o db a s e m e n to fd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o nf o rw m a k e yw o r d s ：w a r mm i xa s p h a l t ；p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n ；t e c h n o l o g yo fc o n t r u c t i o n ；r e g u l a t i o no ft e s t i n g n 北京建筑工程学院硕士学位论文 北京建筑工程学院 硕士学位论文原创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成 果。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表 的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 同期：砂，年a 月a 同 北京建筑工程学院硕士学位论文 授权书 本人同意将所著硕士学位论文高节能低排放型温拌沥青混合料施i ：1 二艺要求及规 范标准的研究著作杖中的数宁化制品复制权、信息网络传播权和汇编权授权= 量宝建篁= 型堂区丛塞坐超行使。上述授权的范同包括：= i 垦盛丝篁王猩堂瞳自己使用或委托他人使用。 本人保证为该论文作者，依法享有著作权，并愿承 日- 冈著作权i 、u j 题引起的责任。 北京建筑1 ：程学院须依照我国著作权法的有关规定，充分尊重本人享有的著作杖权利 ( 包括获酬权) 。 本授权有效期年。 作者联系方式： 地址：丰台区潘家庙2 2 2 号 电话：0 1 0 8 7 5 0 1 8 7 9 手机： 论文作者： ( 签章) 红谚 邮编：1 0 0 0 7 6 传真：0 1 0 8 7 5 0 1 8 7 9 电子信箱： 北京建筑工程学院硕士学位论文 1 1 课题的提出 1 绪论 热拌沥青混合料h m a ( h o tm i xa s p h a l t ) 是将泐青从常温加热到1 5 0 - 1 7 5 。c 左右，矿料从常温加热 到1 6 0 1 9 06 c ，然斤再将沥青和矿料进行拌和，拌和斤的热拌沥青混合料温度为1 5 0 1 8 0 。c ，以保 证止常的摊铺和碾压。而将泐青和矿料加热到如此高的温度，不仅要消耗大墨的燃料，排放大量的废 气，而且在拌和生产和施l ：的过程中，热拌沥青混合料还会排放山人量的废气和热量，严重影响周围 的环境质晕。 囚此，针对如此严重的污染和燃料消耗，十分有必要采用种绿色环保的新型沥青混合料来取代 热拌沥青混合料，使其既能保持和热拌沥青混合料一样的使户舄f i ! i 质，义能最大限度地节约能源、减少 环境污染。人们从1 9 9 5 年就开始研制一种新型的环保沥青混合料来替热拌沥青混合料。这样渝拌沥 青混合料( w a r mm i x t u r ea s p h a l t ) 就应运而生。所谓温拌沥青混合料就是在沥青混合料中使用一种 调和沥青，这种调和沥青具有合适的粘度，从而能在相对较低的温度卜进行拌和及施r 。就目前而言， 温拌沥青混合料的拌和温度一般保持在1 0 0 1 2 06 c ，摊铺和压实路面的温度为8 0 9 0 。c ，相对于热 拌沥青混合料，温度降低了人约3 0 ，并且温拌沥青混合料具备和热拌沥青混合料一样的施i ：和易 性和路用性能。 为举办2 0 0 8 年奥运会，北京要进行人规模的配套道路建设。在奥运会配套道路建设中采用濡拌沥 青混合料，经济效益与社会效益十分突出，而且更能体现“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念。 因此，进行渴拌沥青混合料方面的研究是十分必要的。 1 2 国外研究和应用现状 温拌沥青混合料首先是在欧洲由s h e l l 和k o l o - v e i d e k k e 丁1 9 9 5 年联合研制出来，并住1 9 9 6 年进 行了现场试验。在研制和使片j 初期，是利用软沥青, u g l 化沏青米生产温拌沥青混合料，这样生产出米的 温拌沥青混合料虽然在性能上能和h a m 相媲美，但生产成本却高山h a m2 0 。为了降低成本，同时 义不降低的温拌沥青混合料性能，s h e l l 和k o l o v e i d e k k e 在1 9 9 8 年开始用泡沫沥青和软沥青米生产温 拌沥青，并制备漏拌沥青混合料，并丁1 9 9 9 年和h a m 进行了现场对比试验，经过1 年的跟踪观测， 使用性能良好。冈此，s h e l l 和k o l o v e i d e k k e 在2 0 0 0 年的e u r o b i t u m e e u r o a s p h a l t 国际会议上第 一次提山了w m t a ( w a r mm i x t u r ea s p h a l t ) 。 1 北京建筑工程学院硕士学位论文 随斤，日本和欧洲等国开始逐步使用温拌沥青混合料，2 0 0 1 年w m a 的使用量达8 ，0 0 0 吨，2 0 0 2 年增长到1 5 ，0 0 0 吨，2 0 0 3 年就高达3 0 ，0 0 0 吨。表卜i 是温拌沥青混合料在欧洲虑用的实际工程 项目，表卜2 是国外根据实际r 程统计的生产温拌沥青混合料和热拌沥青混合料时油料消耗和尾气排 放比对表。 表1 - 1w m a 在欧洲应用情况 调和勘青等级 年份 混合料类型硬沥青等级拌和楼型式 工程名称 ( 针入度) 2 0 0 0w a b1 1 5 0 7 07 0 i 0 0间歇 r v 1 2 0h o b a 】 2 0 0 l w a g b1 1 r 155 0 7 0连续 r v 2 4 2 0 0 l w a g b1 15 0 7 01 6 0 2 2 0间歇 f v 8 2 2 0 0 1 w a g bl l7 0 i 0 01 6 0 2 2 0间歇 r v1 2 0k i r k e b y g d a w a g b1 1 ， g r a n d e v eie n ， 2 0 0 2 1 0 2 04 0 6 0 ，5 0 7 0间歇 w s k a1 1d r o b a k f v 3 3 s i g g e r u d o s l o 2 0 0 2 w a g b1 13 0 5 07 0 i 0 0间歇 g r e n s e e xit e n t r a n c er a m p 2 0 0 2w s k a1 1 5 0 7 0 7 0 i 0 0间歇 h i g h w a y k o r s e g 鑫r d e n e 6a s u r t h e r n 2 0 0 2w s k a l l5 0 7 07 0 1 0 0间歇 o s l og r e n s e 2 0 0 2w a bl l 5 0 7 07 0 i 0 0间歇 r v 1 2 0e 1 v e s t a d 2 0 0 2 w a g b1 lr 1 5 5 0 7 01 6 0 2 2 0连续s e 】j e s v i n g e n 2 0 0 3w a b1 1 5 0 7 0 7 0 1 0 0闯歇e 1 8o s t f o l dg r e n s e 2 0 0 3w s k a1 15 0 7 07 0 1 0 0间歇e 1 8vi n t e r b r o 2 0 0 3w s k a1 1 5 0 7 0 7 0 1 0 0 间歇 r v 1 5 2k o l b o t n 2 0 0 3w s k a1 15 0 7 07 0 1 0 0间歇 r v 1 5 2d r o b a k 2 0 0 3w s k a1 1 5 0 7 07 0 i 0 0间歇 f v 7 6o t t a r s r u d 2 0 0 3w a b1 15 0 7 07 0 1 0 0间歇 r v 1 1 5o s t f o l d r v 1 5 2 2 0 0 3w s k a1 15 0 7 07 0 1 0 0问歇 k o l b o t nc e n t r e 2 0 0 3w a b1 1 5 0 7 0 7 0 1 0 0间歇 r v 1 5 5k r o k h o l 2 0 0 3 w a b1 1 5 0 7 07 0 1 0 0间歇 r v 2 2t r o g s t a d 2 北京建筑i 学项学位论文 震l 一2 生产w m 和i a 沥青灌台辑对淌料消耗、尾气排腔比对表 燃料泊珏升 l 混台拱娄颦c 0 2 ：k g 叫、时c o k g 帅 n 0 x j k a d b 寸| 1 。”曲 2 8 端 li 。化沥青碥拌濉 1 台辑 n a g b i 馨低l ! 倒( )3 l42 85n 】i 通过大鼋的室内试验以，曼实际丁挥的= ；龟证发现温拌珊胃混鲁料0 普通热拌浙青混f ? 枉的路j * 饩 洗蓦木一致，如图卜l ，h 卜2 ，幽i3 这i n 试验数据为啦洲戍用州a 潍台科的试验蹿捡删结累j ， 这生蛙州a 厘删内能破人们一泛接受和鹿州的主要原冈一 目1 1w 眦与l i m a 的乍辙深爱对比f 魄洲某路使瑚二年而 幽卜2w m a 与h m a 的i r i ( 国际平挫度指数) 对比( 欧洲某路铺筑两年后 北京建筑i 程学院碘士学位论文 【。，。，一 】圣_ 卜3 a - 5 i i j a 的舯d _ 比 目时，蔓= 现沥青涟含料i 拌的方j 总们来说有r 靶 中前二种现较旱。 ( 1 ) 跚青一矿物法( a s p h a l tm ! n j 。所川矿物是- 抽台成沸“在敞洲注册韶称山 l _ o v ，a 。在汕 芹湿台料 和过程。将这种耪求状，1 台成沸石加入进去1 沥青r 生发泡现象。、物理化 角度讲堪 种台成沸】其宴就是一种含有埽左右结旨水0 0 砖酸侣* 物，1 1 汕丐混台 ： 搅拌过靼中加八约0 ：j f 重量比，的薛种沸石叫，小舒全随着时司的近k 而璺墨歼艘出来、而r 生迕续的发泡反_ 立。结合_ | = 中 的拉泡反庶起纠涧滑刺的 f 州从而1 i 混台料在轻坻温璧下丑有可t 忭性。汕青涅台料的拌和温度可降王 1 3 0 1 4 5 。 ( 2 ) 泡沫洲岢温扦混台料法( w 删一f o a m ) i ”a r m e 曲。j tm i xf o a m ) 。娃将软礁汕青结台利和填质泡 “、沥青结台辩在拌和的不同阶段加入到混台料中。m f o a m 足由s h e i 公司和挪威墨婀陆的k l 。 v e l d e k k e 公，q 批同开发的技术。壤订注是在第一阶段将温度为1 0 0 c 1 2 0 c 的软质湖】青结龠利加八到 集料中进彳了拌和以达到皂立f 裹附，住第二阶段将槛碗的沥青结台料泡沫化后加入到预拌的集科中。这样， 软质洲青结合料和泡沫化的埂质测青结音料祠f 起到降低缩料粘度的作崩从而实现良好的工作性。混台 料的拌和在】1 0 c 1 3 0 c 条件f 完成。 ( 3 ) 有机添加剂法。该方法是将低熔点的有机添加剂涤加茔i | 汕青程台丰= 中从物理化学角度米改变 沥青的粘温曲线。目前成功应用的化学添加荆有两类：合成蜡和低分子鲑酯娄化台物各类添加制人约 在9 9 时融化。有机添加剂在其熔点以上产生的火萱液体会使j j j 青结台料粘度降低，从而达到温拌的 目的。加入3 4 的添加荆可使拌和温度脐低i o c 3 0 。 但是由于技术、经济、原材料供片j 、生产与施工等多种冈索，影响了这三种技术的麻川进程。 北京建筑i 裎学院碗学位论文 ( 4 ) 乳化沥青温拌揽合料法。顾名思义，该温拌沥青混合料的结台料采用的是乳化沥青。这是最近 儿年开始的生产温拌混台料的新方式是将特制的8 0 c 左厶的乳化渤青，加热到1 3 0 c 蕾廿曲矿刳直垃 拌和，其拌和及施i 订较人的佩度范固，澍台辩住1 0 0 c 1 2 0 c 时可充分搅拌拒6 0 c 7 0 磊件f 也有较好的碾肝效果，施工所需设备和施工工乎与热拌栅青棍台科基本相同。美国n c a i 对乳化洳青温 掉灌台杜进行了盅内试验评价，初步认为在让j 0 相同的卒隙率条件f ，儡拌混合制的拌和温度可比热拌 澌奇混台料坻3 0 c 以上，温拌与热拌洲青混二一的性能相似。 芏今2 丧黄m 和加拿人等旧家铺筑了小窜他浙青温拌料试验段对丁政性乳化 历青湍拌靛台= l 柏 研宄与j t i 尚禾见报道。 弦， l 化沥青温拌料与数性 l 化沥青濡拌埘国外尚处牲f 究与应用的初步阶段段，更没有系统的 乳化泐背温抖淀台挂醴计与施工的相关技术垭范。 加拿、萋佗沥寄温拌越台料试验段施i 情况见倒卜4 和幽卜5 。 旧卜4 ：加争j 、拍c a 】e a r y 朴和温度9 3 翻1 5 左边为温拌混合料2 0 1 f 9 4 c ：右边为热拌魁舍料2 9 6 f 1 4 7 c 北京建筑工程学院硕士学位论文 1 3 国内研究和应用现状 目前，国内对丁溻拌沥青混合料的相关研究很少，应用就更不多见，此前仅住北京由交通部公路 科学研究院及在上海由上海场道公司分别铺筑一条小型乳化沥青温拌混合料试验路段，而末见改性乳 化沥青温拌、混合料研究与应用的报道。北京建筑r 程学院丁- 2 0 0 3 年立项进行了乳化沥青濡拌混合料 材料与性能评价的研究，取得了初步成果，并于公路杂志上在国内发表了首篇关于温拌泐青混合 料的论文。总的来说，温拌沥青、混合料在国内的研究和应用尚处丁刚刚起步阶段，更没有系统乳化沥 青温拌混合料漫计与施工的相关技术规范。 1 4 课题研究的内容和意义 综前所述，实现沥青混合料温拌技术的方法有四种，其他三种技术由于经济、技术、原材利供用、 生产与施i ：等多种因素而不适合我国国情。乳化沥青濡拌混合料不论在经济合理性方面还是在技术可 行性方面都最符合我国的材料设备与技术现状以及交通与气候对道路材料的要求。冈此，本课题对乳 化沥青温拌混合料技术进行相关的研究。 鉴于乳化沥青温拌混合料技术的现状与不足，加之普通沥青越米越不能满足北京地区重载交通要 求，而改性沥青在路面面层结合料中i i f 土导地位，本课题将结合北京地区的特点，进行乳化沥青及改 性乳化沥青温拌混合料的配合比设计、性能评价、施工工艺及质量检测技术的研究，通过该研究解决 乳化沥青及改性乳化沥青温拌混合料实际应用中的关键技术问题，并铺筑试验路，进行总结与优化， 在此基础上提出北京地区乳化沥青及改性乳化沥青温拌混合料发计与施工的相关技术指南，为该技术 在北京的推j 应用奠定基础。 课题研究的主要内容包括以下方面： 1 、乳化沥青及改性乳化沥青温拌混合料的配合比设计与性能评价； 2 、乳化泐青及改性乳化沥青温拌混合料的施工工艺： 3 、乳化沥青及改性乳化沥青漏拌混合料的质量检测技术。 乳化沥青温拌混合料相对于h m a 两言，无论是在节约能源以及保护环境上都占有绝对的优势。从 室内和现场的研究资料表明，乳化沥青温拌混合料具有以卜的优点( 相对丁h m a ) ： 节约能源：减少燃料消耗，可降低生产成本3 0 左右； 拌和温度低：可降低3 0 以上； 施工温度低：能在气温较低时施工； 保护环境：可减少3 0 的c 0 ：排放量和4 0 的粉尘排放； 6 北京建筑工程学院硕士学位论文 拌和设备简单：可采用与h m a 一样的拌和设备，不需要改进； 路用性能好：具有与l i m a 相同的路削性能。 目前，我国正处在道路建设与维修的人发展时期，每年生产的热拌沥青混合料超过1 0 0 亿万吨， 北京市为每年3 0 0 万吨以上。中国作为京都议定书的签约国，将面临着四大严峻课题：中国未来 ： 将承担巨额降低c 0 2 排放量任务、中国经济会因为减少c o ：排放量压力增人而面临减速威胁、中国能 源可能冈为排放c 0 2 指标的限制而经历严峻的高原期以及中国环境科学能力将受剑巨大的考验。所以 说，减少空气污染、降低c 0 ：排放量、节约能源是关系到我国国计民生的重人课题。囚此，十分有必 要在我国开始研究和推广乳化沥青温拌混合料技术。尤其是北京作为一个人口超过千万的国际化大都 市，面临着能源紧缺、环境污染等严峻问题。而为了迎接奥运以及缓解十分拥堵的交通，还需人规模 进行城市交通基础设施的改善，许多道路的改、扩建都势在必行，每年a , 勺；：j j j 青混合料用量都将超过 3 0 0 万吨。如果我们住今斤的道路建设中采用乳化沥青漏拌混合料，不仅可以降低i j 程成本，节省资 源，保护环境，而且为绿色奥运做出贡献，必定会带来可观的社会效益和经济效益，冈此，研究的意 义十分重人。 7 北京建筑工程学院硕士学位论文 2 乳化沥青及改性乳化沥青温拌混合料材料组 成、配合比设计及性能评价 2 1 乳化沥青相关内容 2 1 1 乳化沥青的组成 所谓乳化沥青，就是将沥青热融，经过机械的作用，沥青以细小的微滴状态分散丁含有乳化剂的水 溶液中，形成水包油状的沥青液。这种乳状液在常温下早液态。乳化泐青主要由三种物质组成：沥青、 水、乳化剂。除了具有符合要求的这二种原料外，在生产过程中，良好的乳化设备、乳化濡度及添加剂， 以及有经验的操作工都是必不可少的条什。 2 1 1 1 沥青 沥青是乳化沥青的原料，也是用于筑路等方面的最终胶结料。生产乳化泐青，h j 的澌青，除了满足最 终的应用要求外，还必须满足乳化要求。随着交通量的不断增k ，改性沥青用丁乳化的需求也随之山现。 由于改性沥青的粘度大幅度增大，且改性剂大部分是高分子聚合物，其乳化难度大，冈此在选择改性剂 时应充分考虑这些因素。 2 1 1 2 水 水是沥青分散的介质，并不是沥青乳液的重要成分。但水的硬度及离子性对乳化沥青生产有较人的 影响，有有利的一面，也有不利的一面。镁离子矛u 钙离子的存在对生产m 离子乳化沥青来说是有利的。 如有时为制备更稳定的乳液，在生产过程中加氯化钙作为稳定剂。生产阴离子的乳化沥青时，镁、钙离 子的存在义成为不利的冈素。这是冈为阴离子乳化剂大都是以可溶性的钠或钾盐的形式存在，当有大量 的镁、钙离子存在时会形成不溶丁水的物质，从而影u 向乳化效果，甚至会导致乳化失败。碳酸粒子、碳 酸氢离子的存在对于形成稳定的m 离子类乳化剂是不利的。这是冈为这些离子常常作为阳离子类乳化剂 所常用的水溶性氨基酸盐进行反应，生成不溶性盐。但对丁- 阴离子类乳液，碳酸离子、碳酸氢离子具有 缓冲作用，是有利的。此外，水中存在粒状物质时，一般带负电荷的物质居多，由于阿1 离子乳化剂的吸 附，所以对刚离子类乳液的生产是不利的，因此，根据乳化沥青的离子类型，选择符合要求的水质对沥 青的乳化起剑很好的作用。 2 1 1 3 乳化剂 乳化剂在乳化沥青中占的比例较小，但其对乳化沥青的生产、贮存及施工均有较大的影响，所以， 8 北京建筑工程学院硕士学位论文 根据生产乳液的用途、乳化效果来精心选择乳化剂是1 f 常重要的。 2 1 1 4 乳化温度的控制 生产乳化沥青要求将沥青加热到流动性很好的状态。温度一股往1 1 0 1 5 0 0c 之间，沥青标号高时温 度较低，标号低时较高。由于乳化混合时宅! ：j j 青加热，使乳化剂水沸腾、发泡，造成乳化不良。为防i k g _ j 种现象发生，根据卜式计算出沥青和乳化液的、温度。 a c ，( t 、一t ) 1 0 01 0 0t0 6 0 5 蜡含量( 蒸馏法) ( )2 12 2t0 6 1 5 闪点( )2 9 62 4 5t0 6 1 1 溶解度 ( )9 9 89 9 5t0 6 0 7 2 5 。c 相对密度 1 0 0 7 实测 t0 6 0 3 北京建筑工程学院硕士学位论文 表2 一l9 0 # a 道路石油沥青检测结果( 续前) 试验项目单位试验结果 技术指标 试验方法 质量变化( )0 0 4o 8t0 6 1 0 薄膜 2 5 残留针入度比( ) 7 65 7t0 6 0 4 烘箱 1 0 残留延度 ( c m )1 78t0 6 0 5 加热 1 5 残留延度( c m )3 52 0t0 6 0 5 表2 2 北京地区温拌料削乳化沥青技术要求及检测结果 乳化沥青胶结料技术要求 检测指标单位试验方法 普通型改性型酱通型 改性型 筛上残留物( 1 1 8 m m ) ( ) 0 0 0 oo 10 1t0 6 5 2 1 d 常温贮存稳定性 ( )o 60 4l1t0 6 5 5 残留分含量 ( ) 6 77 06 5 6 6t0 6 5 l 蒸发残 软化点5 95 5t0 6 0 6 留物 5 。c 延度 c m 3 02 5t0 6 0 5 从表2 - 2 的检测结果可知，由9 0 # a 级道路石油沥青调n n g - 孚t , 化沥青和s b r 改性乳化沥青的各项指 标均满足本研究提出的技术要求，并明显高于公路沥青路面施工技术规范( j t gf 4 0 - - 2 0 0 4 ) 的相关 技术要求。 2 2 2 粗集料 沥青混合料中的粗集料必须洁净、干燥、表面粗糙，用- j - 孚l 化沥青温拌混合料的粗集料的技术要 求及本研究所片j 粗集料的各项指标检测结果如下表2 3 。 表2 - 3 粗集料的技术要求与各项指标检测结果 粒径( m m ) 检测指标单位技术指标 试验方法 1 0 2 0 5 1 0 石料压碎值( )1 3 3 0t0 3 1 6 洛杉矶磨耗损失 ( )1 61 4 3 5t0 3 1 7 表观相对密度 2 8 3 42 8 3 22 4 5t0 3 0 4 北京建筑工程学院硕士学位论文 表2 - 3 粗集料的技术要求与各项指标检测结果( 续前) 粒径( 咖) 检测指标单位 技术指标试验方法 1 0 2 05 1 0 吸水率( )o 5o 6 3 o t0 3 0 4 坚同性 ( ) 8 4 8 4t0 3 1 4 针片状颗粒含量 ( )7 47 o2 0t0 3 1 2 水洗法 4 级 4 级 4 级t0 3 1 6 从表2 - 3 的检测结果看，粗集料的各项技术指标均符合公路沥青路面施r 技术规范( j t gf 4 0 - - 2 0 0 4 ) 的技术要求。 2 2 3 细集料 沥青路面所剧细集料虑沽净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，用于乳化沥青温拌混 合料的细集料的技术要求及本研究所用细集料的检洲结果见表2 4 。 表2 - 4 细集料技术要求及各项指标检测结果 粒径( m m ) 检测指标单位技术指标试验方法 大然砂机制砂 表观相对密度 2 7 1 32 8 1 22 4 5t0 3 2 8 含泥量 ( )2 35t0 3 3 3 砂当量 ( )7 6 5 0 t0 3 1 4 棱角性( s )4 6 5 1 t0 3 1 2 由表2 4 的检测结果知，细集料的各项指标均符合公路沥青路面施工技术规范j t gf 4 0 - - 2 0 0 4 中的相关技术要求。 1 3 北京建筑工程学院硕士学位论文 2 2 4 填料 用丁乳化沥青温拌混合料的填料技术要求及本试验所用填料各项指标检测结果如表2 5 所示。 表2 - 5 矿粉检测指标 检测指标单位填料 技术指标试验方法 表观相对密度2 8 l o2 4 5t0 3 5 2 含水量( ) 1lt0 1 0 3 o 6 m m( )1 0 01 0 0t 0 3 5 1 粒度范同 o 1 5 m m ( )9 8 79 0 、1 0 0t0 3 5 1 o 0 7 5 m m( )8 87 5 、1 0 0t0 3 5 1 外观无团粒结块无团粒结块 亲水系数 0 8 1t0 3 5 3 塑性指数( )3 5 h m a 。 5 、根据北京地区的特点及材料试验结果制定了乳化沥青 品拌混合料的技术要求。 1 8 北京建筑工程学院硕士学位论文 3 温度与压实次数对温拌与热拌混合料的影响分 析 3 1 试验目的 本试验采用旋转压实仪对同一级配、同一沥青用量、同一旋转压实次数下的沥青混合料( 普通沥 青、乳化沥青、改性乳化沥青) 在不同、温度卜进行压实特性对比，以期找到热拌与 龠拌混合料在压实功 能上的区别与联系，从而为现场施工提供有力依据。 3 2 原材料选用及性质测试 试验中选剧的集料除矿粉米自河北易县外，其余矿料( 1 5 2 0 、1 0 1 5 、5 1 0 、0 - 5 、天然砂) 均取 白四川资阳。酱通沥青选用中海油9 0 # ( z h 9 0 ) ，乳化沥青和改性乳化沥青则由壳牌( 北京) 沥青技术 咨询有限公司生产。材料的选用以及测试均基于最新的公路工程集料试验规程、公路工程沥青与沥 青混合料试验规程以及公路沥青路面施r 技术规范。 3 2 1 集料筛分 针对所选集料，其筛分通过率如表3 - 1 所示： 表3 1 集料筛分通过率( ) 筛孔尺寸 集料规格 ( m m )1 5 - 2 01 5 1 61 0 1 55 1 00 - 5天然砂矿粉 2 6 51 0 0 01 0 0 o1 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 9 0 7 3 51 0 0 01 0 0 01 0 0 01 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 1 6 03 1 94 3 61 0 0 01 0 0 01 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 1 3 22 73 76 7 5 1 0 0 01 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 9 5 0 3 0 4 1 2 69 5 41 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 4 7 5o 30 30 36 49 8 89 6 5 1 0 0 0 2 3 60 30 - 3 0 3o 46 4 19 0 1 1 0 0 0 1 1 80 3o 30 ：30 2 3 7 3 8 2 8 1 0 0 0 0 6o 3o 3 0 3o 22 1 55 8 2 9 9 8 0 3 0 - 30 30 3o 21 2 01 1 1 9 8 9 o 1 5 o 30 3o 30 1 6 91 58 4 9 0 0 7 5 0 3 0 - 3 o 30 14 10 4 6 9 o 注：上表中1 5 1 6 档集料的筛分结果系1 5 2 0 档集料去除大于1 9 m m 扛料后的结果。 1 9 北京建筑工程学院硕士学位论文 3 2 2 集料密度测试： 为了使密度测试更加快速与准确，此次试验除矿粉密度用李氏比重瓶法测试外，其余矿料的表观 相对密度均用“真空法”( 与测沥青混合料最大理论密度的方法相似) 米进行，至于毛体积相对密度则 通过集料的吸水率而求得。各档集料的密度测试结果如表3 2 所示： 表3 - 2 集料密度测试结果( c m 3 ) 集料规格1 5 2 01 0 - 1 55 - 1 00 - 5天然砂矿粉 表观相对密度 2 7 0 72 6 9 42 6 8 82 6 8 l2 6 7 62 7 0 0 吸水率( )o 5 80 5 8o 7 60 9 1o 8 3 毛体积相对密度 2 6 6 52 6 5 22 6 3 52 6 1 72 6 1 82 ，7 0 0 3 2 3 沥青性能测试 所示： 普通沥青z h 一9 0 的各项指标均满足相关规范要求，乳化沥青和改性乳化沥青的性能指标如表3 3 表3 3 乳化沥青和改性乳化沥青的性能指标 s a m p i e 普通乳化 改性乳化 2 5 赛波特粘度，s 1 4 2 9 3 1 卉| 含量， 6 9 87 1 1 2 5 。c 针入度，d m m 8 36 2 15 延度，o m 1 5 0 5 延度，c m 2 4 5 弹性恢复， 5 0 软化点， 4 7 6 7 0 6 0 。c 旋转粘度，p a s 1 7 7 3 3 沥青混合料配合比设计 根据需要本试验设计了两种级配的沥青混合料，即a c 一1 6 和a c 一2 0 。综合考虑多种影响冈素，并用 贝雷法的评价指标为导向，最终的配合比设计结果如表3 4 、3 5 以及图3 1 、3 2 所示： 北京建筑i 程学院碰学位论文 旋3 - 4 再档矿捌所占比例 集料规珞1 5 。1 5 ( 2 0 )1 0 1 5 5 100 5正然砂矿粉 所占；a c j69 0 2 00 a ) o4 30 比删 a c2 02 00 表3 - 5a c ，1 5 和a c 2 0 台成级配 筛孔j 、ta c 1 6 a c ! o ( r a m ) j 设计级配缀配下限 级配上限设计级m级配下限级百己上限 2 55 1 0 0o 1 901 0 00 】0 01 0 n 9 47 9 01 0 0 9 49 9 01 0 07 89 2 3 ：8 48 7 69 2 7 4 i 8 0 957 26 8 0 6 14 5 07 2 47 5 5 18 3 4 6 2 3 63 2 65 5 23 6 3 54 2 04 8 2 55 1 1 82 36 1 3 1 82 1 23 3 0 516 1 92 6 1 3 1 82 4 0 3 1 05 7 1 8 87 51 7 t一r 0 1 574 5】4 6 2 4 1 3 们7 5 4 8 47 3 7 肜 ? 够。 _ 一毫专旁；_ 一一 | 一蔷参墨警 - ：j 凸鲁哥1 ”，再一# 、 蚓3 - ia c 1 6 级配曲线幽 一级配r 限 北京建筑i 程院碘学诧z 筛孔尺寸 3 4 沥青混合料试件成型 刿3 - 2a c ，a 】级配曲缱i 掣 勾j 使浙青泓台料的成4 9 方式与现场施i 情况更加相近，40 试验选明了能够封灌台划进4j 搓揉 长实井避免l ： ：1 l 辛的旋转压实仪。压实班数均山1 2 5 征：划d 一为1 5 0 r a m 的乐宴篙所装咖青涅 台封每份约4 5 0 0 9 。对拌制好的沥青魁台料均在成型温度r 老化2 小时。各魁舍料的成型瀑盅加表3 - 6 。 表3 - 6 温台j _ = ；成犁温度击 所州洲肯 矿科加热温度栅奇加热温度成副温度养生温度 普迎洳青1 6 51 5 0 教性乳化汕青 乳化沥青 3 5 沥青混合料体积特性测试 对拌制妤的洲青混台料采川真空法测试其毋大理论密度。对成i ”妤的试州_ j ! i | 剧表千法及水中重 法测试其毛体积相对密度及表观相对密度。a 1 4 试结果如表3 7 所示： 北京建筑工程学硫碗 证论土 表3 7 沥青混台料1 t 袄埒性 a c 16a c 一2 0 测试结果 凸通乳化 故性乳 普通 l 化腹性乳 热拌黼掉化温择 燕肄 湍井化温掉 e 体积相群言度 23 6 5 23 7 02 3 6 823 1 4 23 4 5 吸水率( ) 04 8 06 6 09 2 l2 8 l3 2】0 ， 且盘、理论密度 电隙率) 60 36 压实曲线对比 在周一级配、同一洳膏蒯置下的斯青混台抖在热抨一温拌年的压赛特性存在若一定的蕞异。为霄现 起见，把各自的窄| ：j _ ，率】j 压宴玖数的戈系见刚3 - 3 3 - 4 。 蚯! o 热拌湿替沥青溉台“i 董笠特性埘l t 2 3 ( ) 2 0o 1 50 1 0o j o o o 。三兰翕器曼咎童辱景熔塞2 宝蔓瑟笼罩孽至墨兰兰萎量 t - - 宴次数 阳x - 3a c 1 6 级配下的髯混台抖j l 、宴曲线对刳 c 1 6 热拌与温拌混台料蕊实特性对比 。三三君品是暑霉导暑嚣呈鲁2 昌蓦嚣呈蓦墨墨兰兰墨萋 压实次数 巨亘亟亟丕三亟巫 图3 - 4a c 2 0 级配下的并捏台料压实曲线对比图 2 3 北京建筑i 程学院项学位论文 从圈中可以看出：无论采片j 何种级配，庄相同斥实次数下，选崩乳化扣j 青进行温拌的暹含科空隙 术都要比普通沥青热拌弑台料的空隙，# 低，也就是说，采用乳化沥青进行的黼拌挝台料更容易压实。就 剧a c 一1 6 来举例，洳青混台辩选到46 的守隙率时热拌需要】2 5 扰乐宴+ 而温拌删只需要1 1 4 攻。 如果考虑些影响田岽，认为热拌与温拌在匾宴玖数相同的情况、可让到同样的空瞰率，但琶少湍拌可 以降低庠实温度约3 0 度，这不仪可虬。圣1 氏燃料消耗还可以减少环境污染，械小作业施度，从而带米 4 现的经济效毓和社会做益。 37 成型温度对乳化沥青温拌料压实度的影响分析 i 、戒叫温度：舯、9 0 、1 、l 如 2 、蕞汁旋转币实：数山1 0 0 玫旋转l j 实次数_ 。f 实度的关系见图3 - 5 表3 - 8 图3 - 5 不同温度下旋转斥实次数与乐实度的关系 北京建筑工程学院硕士学位论文 表3 - 8 不同温度卜旋转压实次数与压实度的关系 旋转压实次数8 0 度压实9 0 度压实1 0 0 度压实1 2 0 度压实 5 8 5 28 5 98 5 68 6 3 88 7 1 8 7 5 8 7 - 28 7 9 1 08 7 98 8 28 8 08 8 7 1 58 9 48 9 78 9 38 9 9 2 09 0 59 0 69 0 69 1 1 3 09 1 9 9 2 o 9 2 19 2 7 4 09 2 79 3 19 3 09 3 7 5 09 3 5 9 3 8 9 3 89 4 4 6 09 4 09 4 49 4 59 5 o 8 09 4 99 5 29 5 49 6 o 1 0 09 5 59 5 89 6 19 6 6 9 6 压实度时的8 1 次7 4 次 9 6 次7 9 次 压实移：数( 9 5 乐实度)( 9 5 斥实度) 压实1 0 0 次时的 压实度 9 5 59 5 89 6 19 6 6 3 8 结论 通过本次试验，得到的结论主要有以下儿点： 1 、在同一级配、同一沥青用量卜，用乳化沥青在较低温度i - # 制的沥青混合料较用普通沥青在 较高温度下拌制的混合料更容易乐实一些。 2 、在不同级配卜，乳化沥青、温拌与普通沥青热拌得到的混合料空隙率随压实次数而降低的幅度 是大致相同的。 3 、乳化沥青温拌混合料具有相对较宽的成型濡度范围根据试验结果在8 0 1 2 0 度卜都能达到要求 的压实度。 北京建筑工程学院硕上学位论文 4 乳化沥青温拌混合料施工工艺与质量检测技术 乳化沥青温拌混合料的拌和、