（道路与铁道工程专业论文）温拌再生沥青混合料性能评价研究.pdf

授权书 i i ii ir lr rllrii iii iiii 18 9 6 914 本人同意将所著硕士学位论文温拌再生沥青混合料性能评价研 究著作权中的数字化制品复制权、信息网络传播权和汇编权授权北 塞建筮王猩堂陵硒塞生丝行使。上述授权的范围包括：j 匕塞建筮王猩 堂堕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，并愿承担因著作权问 题引起的责任。 j 匕塞建篁王猩堂随须依照我国著作权法的有关规定，充分尊重本 人享有的著作权权利( 包括获酬权) 。 本授权有效期5 年。 作者联系方式： 地址： 电话： 手机： 论文作者：丧叛 ( 签章) 邮编： 传真：i 、，、 电子信箱： 北京建筑工程学院 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的 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。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：霪承 日期：歹一年弓月i t l , 日 摘要 温拌再生沥青混合料是一种新型“绿色环保型 沥青混合料，它是在热再生技术和 沥青温拌技术的基础上发展而来的，结合了废物循环利用和节能环保的优点。由于降低 了生产与施工温度，可以降低旧料在生产过程中的短期二次老化；同时在降粘减阻剂的 作用下，新沥青的高温粘度降低，从而可以实现较低温度下拌和与压实。添加适当比例 旧料( r a p ) 的温拌再生沥青混合料不仅能实现废物利用，实现较低的生产与施工温度， 同时还能保持与普通热拌料基本相当的路用性能。因此，在环境的日益恶化与资源、能 源的巨大压力下，温拌再生沥青混合料这种集各种优势于一身的新型道路材料的研究与 应用就显得尤为迫切。 本文选择了较为常用的温拌技术沥青降粘减阻剂，分别评价了l t s 温拌再生沥青 混合料与l t r 温拌再生沥青混合料在不同旧料掺量下的压实特性与路用性能，并将两 种温拌再生沥青混合料与普通热拌沥青混合料进行了对比分析。 本文制备了l t s 与l t r 两种温拌沥青，研究了加入降粘减阻剂后对沥青本身性能 的影响。通过沥青的三大指标( 针入度、软化点、延度) 以及粘度指标来评价了降粘减 阻剂对沥青的影响。试验证明，两种降粘减阻剂都能降低沥青高温粘度，且降粘效果明 显，但l t s 对沥青其他性能的影响是明显的，而l t r 对沥青本身的性能基本没有影响。 通过变温度击实马歇尔试验，研究了掺加不同比例旧料( o 、1 5 、3 0 、4 5 以 及6 0 ) 的两型温拌沥青混合料的压实特性与压实温度的关系，确定了各旧料掺量下的 混合料满足规范要求的体积参数下的最低压实温度。试验证明，在相同的旧料掺量下， 空隙率随着压实温度的降低而增大；在相同的压实温度下，空隙率随着旧料掺量的增大 而增大。其他指标，诸如矿料间隙率、沥青饱和度、毛体积相对密度和稳定度等也与压 实温度、旧料掺量有直接的关系。试验证明，不掺加旧料时，两型温拌沥青混合料均能 降低拌合与压实温度约2 0 , - , 3 0 ，但随着旧料掺量的增大，降温幅度会随之减小。当旧 料掺量达到6 0 时，为了保证沥青混合料的压实特性与路用性能而只能采取普通热拌料 的拌和与压实温度。 在确定了两型温拌沥青混合料掺加不同比例旧料后的拌和与压实温度后，对其进行 了性能检验，采用马歇尔稳定度试验、车辙试验评价了其高温性能；采用小梁弯曲试验 评价了其低温性能；采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验评价了其抗水损害性能；采用 小梁重复弯曲试验评价了其疲劳性能。 针对高旧料掺量下( 4 5 、6 0 ) 低温性能与疲劳性能大幅度衰减的情况，采用再 生剂对其进行性能改善。结果证明，掺加8 的再生剂能够恢复旧沥青的性能，可恢复 至新沥青的性能，混合料的低温性能和疲劳性能也得到大幅改善。 温拌再生沥青混合料最大旧料掺量为4 5 ，当旧料掺量为1 5 、3 0 时，拌和与压 实温度可降低2 0 3 0 。c 左右；旧料掺量为4 5 时，拌和与压实温度只能维持在热拌沥青 l 混合料相同的温度。即再生混合料料实现温拌的临界掺量为3 0 ，在此掺量下能降低拌 和与压实温度2 0 ，当掺量为4 5 时，为了确保其路用性能，再生沥青混合料已经不 能实现温拌，只能以热拌的形式生产。 关键词：温拌再生沥青混合料；降粘减阻剂；降温效果；压实特性；路用性能；性能改 善 i i a b s t r a c t w a r m r e c y c l e dm i xa s p h a l t ( w r m a ) i s an e w t y p eo fm i x t u r et h a tc a nn o to n l yr e d u c e t h em i x i n gt e m p e r a t u r ea n de x h a u s t i n gg a se m i s s i o n sb u ta l s ou s es o m er e c l a i m e da s p h a l t p a v e m e n t ，( r a p ) i tc a l lb em i x e d ，c o m p a c t e da n dp a v e da tar e l a t i v e l yl o w e rt e m p e r a t u r e b e c a u s eo ft h et e m p e r a t u r er e d u c e i n ga g e n t t h e r e f o r e ，r e s e a r c h i n ga n dd e v e l o p i n gt h e t e c h n o l o g yo fw r m a w i l lh a v ei m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e si nt h ec o n t e x to fe n e r g ys a v i n ga n d e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n t w ot e m p e r a t u r er e d u c i n ga g e n t sl t sa n dl t ra r es e l e c t e dt od ot h et h ew a r ma s p h a l t m i x t u r ee v a l u a t i o na n dc o m p a r i s o n , l i k et h ec o m p a c t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dp a v e m e n t p e r f o r m a n c ea td i f f e r e n tr a pd o s a g e s t h eb i n d e r sw i t hl t sa n dl r rw e r ep r e p a r e db yh i g h s p e e dm i l l ，a n dt h ei n f l u e n c eo f a d d i t i v e sw e r ee v a l u a t e d t h ep e n e t r a t i o nt e s t ，t h es o i l e n i n gp o i n tt e s t ，t h ed u c t i l i t yt e s ta n d t h eb r o o k f i e l dv i s c o s i t yt e s tf o ra s p h a l tw e r ec o n d u c t e dt oi n v e s t i g a t et h ei m p a c to fa d d i t i v e s o nt h ep r o p e r t i e so fa s p h a l t t h er e s e a r c hi n d i c a t e dt h a tt h ea d d i t i v e sc a nr e d u c et h ev i s c o s i t y o fb a s eb i t u m e na th i g ht e m p e r a t u r e l t sa f f e c t sb i t u m e n so t h e rp r o p e r t i e so b v i o u s l yw h i l e l t rh a sm i n i m a li m p a c t t h ev o l u m ep a r a m e t e ro fw r m aw a ss t u d i e dw i t hd i f f e r e n t 凡pc o n t e n t s ( 0 ，15 ，3 0 ， 4 5 a n d6 0 ) a n dc o m p a c t i o nt e m p e r a t u r e s ( 1 4 0 t 2 ，1 3 0 ( 2 ，1 2 0 ( 2 ，11 0 4 ca n d1 0 0 * c ) ， r e s p e c t i v e l y t h er e s e a r c hi n d i c a t e dt h a tw h e n t h ec o m p a c t i o nt e m p e r a t u r e sd e c r e a s e d v vo f a s p h a l tm i x t u r e si n c r e a s e di nt h es a m er a pc o n t e n t s w h e nt h er a p c o n t e n t si n c r e a s e d ，v v o fa s p h a l tm i x t u r e sd e c r e a s e di nt h es a m ec o m p a c t i o nt e m p e r a t u r e s t h et e m p e r a t u r eo f m i x i n ga n dc o m p a c t i o no f 佩mac o u l db ed e c r e a s e db y2 0 a n d3 0 w h e nr a p c o n t e n t si s0 w h e nr a pc o n t e n tw a s6 0 ，t h et e m p e r a t u r eo fm i x i n ga n dc o m p a c t i o nw a s e q u a lt oh m a i no r d e rt oe n s u r et h ep a v e m e n tp e r f o r m a n c e t h ep a v e m e n tp e r f o r m a n c e so fw r m aw e r ec o m p a r e da n de v a l u a t e db ym e a n so fm a s h a l l t e s t ，r u t t i n gt e s t ，b e n d i n g - b e a mt e s ta tl o wt e m p e r a t u r e ，i m m e r s i o nm a s h a l lt e s t ，f r o s tt h a w i n g a n ds p l i c i n gt e s ta n dc r o o k e df a t i g u et e s t r e c y c l i n ga g e n tw a su s e dt oi m p r o v et h el o wt e m p e r a t u r er e s i s t a n c ea n df a t i g u er e s i s t a n c e w h e nr a pc o n t e n t sw e r e4 5 a n d6 0 t h ep a v e m e n tp e r f o r m a n c er e s t o r e da f t e ra tt h e d o s a g eo f8 i t i sc o n c l u d e dt h a ta tt h er a pr a t i oo fl e s st h a n3 0 t h et e m p e r a t u r er e d u c t i o no f 2 0 0 0 c a nb ea c h i e v e d n e v e r t h e l e s s ，w h e nt h er a pr a t i oi so v e r4 5 ，c o n v e n t i o n a l h a n d l i n ga n da p p l i c a t i o nt e m p e r a t u r ei sr e c o m m a n d e dt ow r m a k e yw o r d s ：w a r mr e c y c l e da s p h a l tm i x t u r e ；c o m p a c t i o n r e s i s t a n c er e d u c i n ga g e n t ； c o m p a c t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ；p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n ；p e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n t l 目录 暑= 皇詈= 苎= 詈苎= ! 詈! ! ! ! ! ! 詈! ! 詈! 鼍! ! ! ! ! ! 暑詈i gi im 一 一 i m gi g 皇詈! 皇詈詈皇詈詈詈詈皇詈詈鼍詈詈 温拌再生沥青混合料性能评价研究 目录 第一章绪论l 1 1 研究意义1 1 2 国内外研究与应用现状2 1 2 1温拌再生混合料技术简介2 1 2 2 路面再生技术国内外研究与应用现状2 1 2 3 温拌技术的研究与应用现状3 1 2 4 温拌再生技术的研究与应用现状4 1 3 研究内容及技术路线5 1 3 1 研究内容5 1 3 2 技术路线6 第二章原材料的性能检验7 2 1 矿料的技术指标7 2 2 新沥青的技术指标8 2 3 旧料以及老化沥青的技术指标8 2 3 1 i e l 料中沥青含量的确定。8 2 3 2 老化沥青的性能指标9 2 3 3旧沥青混合料级配变异性分析9 2 4 ，j 、结ll 第三章降粘减阻剂对沥青性能影响分析1 2 3 1 l t s 与l t r 降粘减阻剂1 2 3 2 温拌沥青的制备工艺1 4 3 3 添加降粘减阻剂对沥青性能的影响1 4 3 3 1 降粘减阻剂对沥青针入度的影响1 4 3 3 2 降粘减阻剂对沥青软化点的影响1 5 3 3 3 降粘减阻剂对沥青延度的影响1 6 3 3 4 降粘减阻剂对沥青粘度的影响17 3 4 d 、结l8 第四章沥青混合料配合比设计2 0 4 1 配合比设计方法2 0 4 2a c 13 c 混合料配合比设计2 0 4 2 1 集料级配。2 0 4 2 2 确定沥青用量。2 l 4 2 3 沥青混合料性能检验2 2 4 3 a c - 2 0 c 混合料配合比设计。2 2 4 3 1 集料级配2 2 4 3 2 确定沥青用量。2 3 4 3 3 沥青混合料性能检验2 4 4 4 j 、结。2 5 第五章温拌再生沥青混合料物理力学指标影响分析2 7 5 1 混合料成型方法2 7 目录 5 1 1 温拌再生沥青混合料配合比设计2 7 5 1 2 温拌再生沥青混合料沥青用量的确定。2 7 5 1 3 温拌再生沥青混合料试件制备2 7 5 2l t s 温拌再生沥青混合料物理指标评价2 8 5 2 1空隙率变化规律2 8 5 2 2 矿料间隙率变化规律3l 5 2 3 沥青饱和度变化规律3 2 5 2 4 毛体积相对密度变化规律3 3 5 3l t r 温拌再生沥青混合料物理指标评价3 5 5 3 1 空隙率变化规律3 5 5 3 2 矿料间隙率变化规律3 7 5 3 3 沥青饱和度变化规律3 8 5 3 4 毛体积相对密度变化规律4 0 5 4 温拌再生沥青混合料力学指标评价4 l 5 4 1 l t s 温拌再生沥青混合料力学指标评价4 l 5 4 2l t r 温拌再生沥青混合料力学指标评价4 2 5 5，j 、结4 4 第六章温拌再生沥青混合料路用性能评价4 6 6 1 高温性能对比评价4 6 6 1 1 l t s 温拌再生沥青混合料高温性能检验4 8 6 1 2l t r 温拌再生沥青混合料高温性能检验5 0 6 2 水稳定性对比评价5 3 6 2 1 l t s 温拌再生沥青混合料水稳定性5 4 6 2 2l t r 温拌再生沥青混合料水稳定性5 7 6 3 低温性能对比评价5 9 6 3 1l t s 温拌再生沥青混合料低温性能评价6 1 6 3 2l t r 温拌再生沥青混合料低温性能6 4 6 4 疲劳性能对比评价6 6 6 4 1 l t s 温拌再生沥青混合料疲劳性能6 9 6 4 2l t r 温拌再生沥青混合料疲劳性能7 2 6 5 d 、结7 第七章高旧料掺量温拌再生沥青混合料性能的改善措施研究7 7 7 1 沥青老化与再生机理分析7 7 7 1 1 沥青的“相容性再生理论”一7 7 7 1 2 沥青的“组分移行再生理论”7 7 7 2 沥青再生方法一7 7 7 3 再生剂7 8 7 3 1 再生剂的作用7 8 7 3 2 再生剂的技术要求与质量标准7 9 7 4 沥青再生效果7 9 7 5 再生后的沥青混合料性能评价8 0 7 5 1 再生后的沥青混合料高温性能评价8 0 7 5 2 再生后的沥青混合料水稳定性评价8 2 7 5 3 再生后的沥青混合料低温性能评价8 7 目录 7 5 4 再生后的沥青混合料疲劳性能评价9 0 7 6 d 、l 砉9 ：； 第八章研究结论及进一步的研究设想9 4 8 1 研究结论9 4 8 2 进一步的研究设想9 6 参考文献9 8 j 酷c 谢1 0 1 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究意义 近年来，我国公路事业迅猛发展，全国公路通车总里程与高速公路通车里程稳居世 界第二位。在经历了大规模的新路建设后，我国道路行业的重心也已经开始转向大、中 修养护。 大规模的道路改造中产生了大量的废旧沥青路面材料，其中约5 为沥青，约9 5 为各种级配的骨料，如果不加以利用，不仅会造成巨大的资源浪费，同时也会破坏环境， 这不符合可持续发展的基本国策。 沥青路面再生技术按照不同的工艺，可以分为热再生技术和冷再生技术。热再生技 术是将沥青、矿料及旧沥青混合料加热到1 5 0 1 8 0 进行拌和，可以恢复老化沥青的粘 结性能，这一技术的最大特点是能够最大程度地恢复旧沥青混合料的路用性能。但旧料 的掺配比例有限，通常仅为2 0 左右，掺量越多，再生剂用量越大，要求的加热时间长， 再生料的压实效果、抗裂与抗水损坏性能受到影响；较高的加热温度会导致混合料严重 的短期老化，同时还会消耗大量燃料并产生大量废气排放【1 】o 传统的施工方法，沥青的混合都是在高温f 1 6 0 2 2 0 c ) 下进行。虽然这种传统的方 法具有良好的施工性、地面粘结力、多孔渗透性和优良的弹性模量，但对环境保护造成 了很大的压力，因为沥青高温加热混合时，不仅会消耗大量的能源，而且会产生和排放 大量的有毒有害气体及灰尘，例如二氧化碳、灰尘、有机物等。这些有害气体既对现场 施工操作人员的身体健康有较大的损害，同时也对大气造成了污染p 8 。 近几年发展起来的被誉为路面材料技术革命代表的温拌沥青混合料技术，可以通过 温拌剂将沥青混合料的拌和温度降低3 0 以上，混合料易于压实成形，能在气温较低( 高 于5 即可，而热拌料通常要求高于1 5 ) 时施工，不但能够确保沥青混合料的路用性 能，而且可以节省燃料并减少排放3 0 以上，并大幅度降低沥青在混合料生产过程中的 老化，是一种高节能低排放的绿色环保技术【2 】。 鉴于传统沥青混合料热再生技术的不足以及温拌技术的优点，将温拌沥青混合料技 术用于废旧沥青混合料再生的技术，可称之为温拌再生技术，即将降粘减阻剂、新矿料、 新沥青、废旧沥青混合料在低于热再生2 0 - - 3 0 c 左右的温度下进行拌和再生，可以降低 再生时的加热温度、节能减排、减少沥青及再生剂的老化、扩大旧料的利用比例，能集 中体现节能减排与废物利用的优势。 温拌再生技术集中体现了沥青热再生技术与温拌技术的优点，同时克服了热拌再生 技术的缺陷，有着很好应用前景。 第一章绪论 1 2 国内外研究与应用现状 1 2 1 温拌再生混合料技术简介 热再生技术是废旧沥青混合料再生利用的主要技术之一，通常是将新沥青及再生剂 从常温加热到1 5 0 左右，将新矿料及旧沥青混合料从常温加热到1 5 0 1 8 0 ，进行拌 和再生。这一技术的最大特点是能够最大程度地恢复旧青混合料的路用性能，因此，再 生混合料可以用于路面的上面层及其他层次。但旧料的掺配比例有限，通常仅为2 0 , - , 3 0 左右，掺量越多，再生剂用量越大，要求的加热时间长，再生料的压实效果、抗裂与抗 水损坏性能受到影响。如此高的生产温度还会导致新沥青、再生剂及旧沥青严重的短期 老化，不仅影响再生效果，同时还将消耗大量燃料，产生大量废气排放，不利于节能减 排。但常温下的冷再生技术由于对旧料的再生效果差只能用于基层或底面层而很少应用 于面层。 温拌沥青混合料是通过添加沥青降粘减阻剂或者使用其他手段降低沥青的高温粘 度，从而能使沥青混合料在相对较低的温度下进行拌和及施工。温拌沥青混合料的拌和、 摊铺以及压实温度相对于热拌沥青混合料可降低约3 0 以上，不但能够确保沥青混合料 的路用性能，而且可以节省燃料并减少排放3 0 以上，并大幅度降低沥青在混合料生产 过程中的老化，是一种高节能低排放的绿色环保技术。 温拌再生沥青混合料是结合沥青温拌技术与热再生技术发展而来的新型环保型路 面材料，兼备热再生技术和温拌技术的特点，能够更大比例地掺加废旧沥青混合料 ( r a p ) ，并实现较低温度下的拌和与压实，从而达到废旧沥青混合料循环利用和节能 减排的目的。 1 2 2 路面再生技术国内外研究与应用现状 1 2 2 1路面再生技术在国外的研究与应用现状 美国是世界上研究沥青再生技术最早的国家，在1 9 1 5 年便开始沥青废旧材料铺筑 道路，但在当时这项技术并没有得到大规模的推广应用，直至石油危机爆发，导致石油 供应困难，加之砂石材料的生产受到环保法的限制，再生技术才又得到关注。目前，再 生沥青混合料在美国得到了大规模的应用，其在再生剂开发、再生混合料的设计、施工 设备等方面的研究的水平也处于世界先进行列 3 1 。 欧美等发达国家都特别重视再生沥青实用性的研究，在再生剂的开发以及各种再生 施工设备的研制方面都取得了很大的成就，已经形成了一套比较完整的再生实用技术， 达到了规范化和标准化的程度，德国是欧洲最早将再生料应用于高速公路路面养护的国 家。 日本由于自然资源贫乏，在旧沥青路面的再生利用研究也极为重视。在日本再生沥 青混合料也得到了大规模的推广应用，有效了降低了对资源的依赖。前苏联对沥青路面 再生技术的研究起步较早，不仅提出了各种条件下路面再生利用的具体方法，还详细地 第一章绪论 阐述了就地再生和厂拌再生的方法【4 】。 进入2 1 世纪后，沥青路面再生技术得到进一步发展，无论是在再生剂的研发还是 施工机械的应用都达到了很高的水平，实体工程也得到了大面积推广应用。 1 2 2 2 路面再生技术在国内的研究与应用现状 我国沥青再生技术起步较早，但是起点较低，在上世纪5 0 - - 7 0 年代就不同程度的 利用废旧路面材料，但是并未应用于面层，而是当做废弃物铺筑高等级公路垫层或应用 于轻交通道路和人行道。国内进行废旧沥青路面材料回收再生利用研究较早的是河北、 陕西、湖北等省的公路养护部门。 1 9 8 2 年，“沥青混合料再生利用”作为交通部重点科技项目立项，由同济大学总负 责，采取“产”、“学”、“研”一体化的方式进行。各部门分工明确，确定各自的主攻方 向，进行了较为系统的试验研究，在研究深和广度上都有了很大的进展。课题对沥青的 老化机理和再生方法进行了探究，应用化学热力学和沥青流变学理论，研究了沥青与化 学溶剂的相容性，发现了沥青在老化过程中其流变行为的变化规律，为再生剂技术指标 的提出奠定了基础。在此基础上评价了再生沥青混合料的体积、力学指标，并进行了路 用性能检验。同年，山西省推广再生技术，在全省结合大、中修工程铺筑8 0 余公里试 验段。 1 9 8 3 年，“废旧沥青混合料再生利用”作为建设部的研究项目立项。上海市政工程 研究所、武汉市市政工程设计研究院、天津市市政工程研究所等单位承担了研究工作， 把轻油加入1 1 3 路面材料进行软化，铺筑路面的下面层。经过三年的科技攻关，项目取得 了初步成果，并在苏州、武汉、天津、南京4 个城市铺筑了试验路。经过长期使用观测 发现，再生路面的使用品质可满足使用性能，可达到普通路面的路用性能指标。 1 9 8 5 年，建设部前期研究基础上，组织上述研究单位与哈建工进行专题研究，在总 结研究成果后，于1 9 9 1 年6 月发布了热拌再生沥青混合料路面施工及验收规程 ( c j j 4 3 9 1 ) ，明确了再生沥青混合料的技术指标，包括矿料、沥青以及沥青混合料的技 术指标。 为了进一步促进沥青路面再生技术的应用和推广，交通部在总结前期研究成果的基 础上，于2 0 0 8 年正式出版了公路沥青路面再生技术规范( j t gf 4 1 2 0 0 8 ) 。 1 2 3 温拌技术的研究与应用现状 1 2 3 1温拌技术在国外的研究与应用情况 温拌沥青混合料是壳牌和k o l o v e i d e k k e 首先研制出来的，但利用调和沥青技术生 产的温拌沥青生产成本过高，不利于推广应用。两年后，他们利用开发了泡沫沥青温拌 技术，经过试验路性能对比后，使用效果良好，两家公司于2 0 0 0 年在 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出了w m a 。之后，欧洲开始推广应用此项 技术，温拌沥青混合料的使用量逐步增长。 几年后，美国引入w m a ，欧洲公司的代表向美国业界介绍了温拌沥青混合料技术， 第一覃绪论 并在次年的“沥青世界”会议上，温拌沥青混合料成功地进行了现场演示；两年后美国 第一次温拌沥青混合料技术工作组会议评估了温拌沥青混合料，协调有关工作，进一步 推广温拌沥青混合料概念等【5 】【6 】。 1 2 3 2 温拌技术在国内的研究与应用情况 温拌沥青混合料技术在我国应用最早起源于2 0 0 5 年，交通部公路科学研究院、北 京市政路桥建材集团和美国美德维实伟克公司合作在北京铺设了我国第一条温拌沥青 混合料试验路。试验路采用乳化沥青温拌技术，有效降低了沥青混合料的拌和与压实温 度，同时沥青混合料的路用性能也达到了与热拌沥青混合料同样的效果【7 1 。 2 0 0 6 年，由上海建设机场道路工程有限公司、上海市虹口区市政和水务管理署、美 国美德维实伟克公司和壳牌共同铺筑了上海首条也是国内第2 条试验路，沥青混合料的 摊铺温度降低至1 0 0 左右，避免了沥青烟和气味对环境的污染【引。 2 0 0 6 年，北京建筑工程学院、北京市道路工程质量监督站合作在北京铺筑了s b r 改性乳化沥青温拌混合料试验路【9 】。 2 0 0 7 年上海将改性温拌沥青超薄面层技术应用于公路路面维修养护工程，较好的解 决了这一新技术在道路养护工程的应用问题【l o 】。 2 0 0 7 年，河南郑石高速具茨山隧道采用了乳化沥青温拌沥青混合料技术，这是 国内首次在隧道内大规模应用温拌技术【l l 】。 1 2 4 温拌再生技术的研究与应用现状 温拌再生沥青混合料技术这一集中体现温拌及沥青混合料热再生技术优点的新技 术，在欧洲和美国刚刚出现，有关于尝试在温拌料中加入废旧沥青混合料的报道，但仅 仅是小规模的，并没有进行系统的研究与评价，更缺少相关基础理论的研究。整体上， 国内外对相关技术的研究刚刚起步。但是，由于其兼具热再生和温拌技术的优点，集中 体现节能减排与废物利用的优势，该技术一出现便引起了业界的高度关注，相关应用基 础的研究必将成为热点【2 8 】【2 8 1 。 美国美德维实伟克公司曾尝试将益路温拌与厂拌再生工艺结合，将再生料的比例添 加到了4 0 ，实现了再生料出料温度为1 3 0 。研究证明，采用此工艺可以降低再生料 的加热温度，减少再生料加热桶中粘结现象，提高生产效率。由于降低了再生料的加热 温度，可以减少再生过程中沥青的老化，从而提高再生路面的性能。同时，实现温拌效 应后，可以延长有效压实时间，促进压实，从而延长施工季节【2 8 】。 从以上国内外研究与应用的现状可以看出，温拌再生沥青混合料技术诞生不过一、 两年，由于发展应用的时间有限，其发展应用还不成熟，还没有形成一套统一的配合比 设计方法，而且目前相关基础理论的研究，尤其是对于温拌技术的选择、再生剂的选择 及其合适用量的确定、旧料的添加量这些关键应用基础技术的研究，缺乏系统性的研究 成果，更无标准、规范可寻。 第一章绪论 1 3 研究内容及技术路线 1 3 1 研究内容 1 3 1 1 旧料评价及旧料添加量的选择 沥青含量的确定是旧料评价中的关键环节，它将直接关系到混合料配合比设计中最 佳油石比的确定。本文采用燃烧法与离心抽提法两种方法来确定旧料中沥青的含量。 旧沥青的老化程度直接影响到旧料的掺量以及掺加旧料后的温拌沥青的路用性能， 通过抽提试验回收废旧沥青混合料中的沥青，通过针入度、软化点、粘度、延度等指标 来评价沥青的老化程度。拟向温拌沥青中掺加0 、1 5 、3 0 、4 5 、6 0 等比例的旧 料来验证其压实特性与路用性能，从而确定合适的废旧沥青混合料用量。 1 3 1 2 降粘减阻剂的选择及其对沥青性能的影响分析 添加降粘减阻剂是将低熔点的有机添加剂添加到沥青混合料中，从物理化学角度来 改变沥青的粘温曲线，从而降低沥青的高温粘度来达到降低沥青混合料拌和与压实温度 的目的。目前成功应用的化学添加剂有两类：合成蜡和低分子量酯类化合物。 目前几种常用的降粘减阻剂如：l t s 、s e a m 、s h e l lw a m f o a m 、a s p h a l t a n b 、l t r 等，通过查阅文献资料，评价了其对沥青的降粘减阻作用，本文选择了l t s 与l t r 两 种降粘减阻剂作为温拌技术的实现手段进行研究。 1 3 1 3 沥青混合料配合比设计 目前有很多机构和协会已经具有了完整的混合料设计方法，主要有马歇尔设计方 法、s u p e r p a v e 体积设计方法、修正的维姆法及c h e v r o n 设计方法。 考虑到我国的实际情况和马歇尔方法的本身的特点，本文选择采用马歇尔设计方法 进行温拌再生混合料配合比设计，并采用马歇尔击实的成型方法成型试件，进行相关性 能的研究。 根据选择的级配类型，确定矿料的级配范围。计算各种集料的配合比例，使合成 级配在要求的级配范围之内。 采用马歇尔试验配合比设计方法，确定沥青混合料的最佳沥青用量。 1 3 1 4 掺加旧料对温拌沥青混合料体积参数的影响 压实温度的降低、旧料掺量的增大都会使得沥青混合料变得难以压实成型，通过研 究掺加旧料对温拌沥青混合料体积参数的影响，可以确定不同旧料掺量下对应的最低压 实温度。 采用马歇尔击实成型试件，对比研究成型方法对温拌沥青混合料体积参数的影响。 采用变温度马歇尔击实试验，即在不同的温度下( 1 0 0 ( 2 1 4 0 ，每1 0 为一个间隔点) 成型试件，测试在不同温度下与不同旧料掺量下的体积参数，对比满足规范要求的体积 参数的范围，确定基于两种降粘减阻剂的温拌沥青混合料旧料掺加量与适宜的拌和、压 实温度。 1 3 1 5 旧料掺量对混合料路用性能的影响 第一覃绪