（材料学专业论文）温拌沥青路面混合料压实特性研究.pdf

重庆交通大学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，本论文不包含任何其他个人 或集体已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：毛吾炎 日期：卯，f 年 妒月，歹e l 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行 信息服务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留 在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名：王惫羡 日期：护，1 年牛月罗日 指导教师签名：麽归卫7 f t 期：r 1 年r 4 - 月，7e t 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系 列数据库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规 定享受相关权益。 学位论文作者签名：王怎炎 日期：伊啤q 月，j 7 日 指导教师签名：而啦! 日期：纱i f 年v 月步e l 摘要 目前，道路建设中的沥青路面基本上都采用的是传统的热拌沥青混合料h m a ( h o tm i xa s p h a l t ) 。由于h m a 要求的施工温度很高，在生产过程中需要将沥青 和集料加热到很高的温度，不仅要消耗大量的能源，而且在生产和施工的过程中 还会排放出大量的有害气体和粉尘，严重影响环境质量和施工人员的身体健康。 所以说，使用h m a 的负面影响是环境的破坏、能源的大量消耗和人的生存圈的缩小。 为了弥补h m a 的不足，人们研制出了温拌沥青混合w m a ( w a r mm i xa s p h a l t ) ，这 种新的环保节能产品。所谓w m a 就是通过一定的技术措施，降低沥青的粘度，从而 使得沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其不低于h m a 的使用性 能的沥青混合料。 本论文主要依托云南交通运输厅科技项目“温拌沥青混合料应用技术研究 课题开展研究，并在普者黑一炭房一级公路铺筑试验路段， 论文通过掺配低熔点的温拌剂降低沥青粘度，得出温拌剂的合理掺配比例， 并通过粘温曲线得出温拌沥青混合料拌和及压实温度，以温拌沥青粘度确定的最 佳掺配比例为依据，在温拌剂不同掺配比例下，通过马歇尔击实试验确定温拌剂 最佳掺配比例。然后通过三种压实方法：马歇尔击实法、旋转压实成型法、轮碾 成型法，进行温拌沥青混合料压实性能研究。研究表明：掺入适量的温拌剂( e c l 2 0 、 s a s o b i t ) ，能够有效的降低沥青的高温粘度，进而降低其沥青混合料的拌和及压 实温度，实现沥青混合料的温拌，温拌沥青混合料在相对较低的温度下能够达到 规范要求的压实效果，且能达到节能、环保的目的；同时，适当掺量的e c l 2 0 或者 s a s o b i t 还可以改善温拌沥青的高温性能，提高沥青路面的抗车辙能力，却对温拌 沥青混合料的低温性能及水稳定性影响不大，这说明：温拌剂具有很好的降低沥 青混合料施工温度的效果和很好的路用性能，因此，温拌沥青混合料在相对较低 的温度下能够达到良好的压实效果且具有明显的社会经济效益和节能环保的作 用。 关键词：温拌沥青混合料；温拌改性剂；降粘效果；拌和温度；压实 温度；e c l 2 0 ；s a s o b i t ；压实特性 a b s t r a c t a t p r e s e n t , t h ea s p h a l tp a v e m e n ti nr o a dc o n s t r u c t i o nm o s t l ya d o p t st h et r a d i t i o n a l m a t e r i a lh m a ( h o tm i x a s p h a l t ) f o rh m a sr e q u i r e m e n to f h i g ht e m p e r a t u r e ，a s p h a l t a n da g g r e g a t em u s tb eh e a t e dt oah i g hl e v e li nt h ep r o c e s so fc o n s t r u c t i o n i tn o to n l y c o n s u m e sal a r g ea m o u n to fe n e r g yb u ta l s oe m i t sa b u n d a n to fe m i s s i o n sa n df u n l e s w h i c ht h r e a t e nt h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n ta n dt h eh e a l t ho fw o r k e r s u r i n gt h e o p e r a t i o no fp r o d u c ea n dc o n s t r u c t f o rt h e s e r e a s o n s ，an e we n e r g ys a v i n ga n d e n v i r o n m e n tp r o t e c t i n gp r o d u c tw m aw a r mm i xa s p h a l ti sd e v e l o p e dt of e t c hu pt h e s h o r t a g e so fh m a w m a i sak i n do fm i xa s p h a l tt e c h n o l o g yw h i c hc a nf o r c ea s p h a l t t 0b em i x e da n dc o m p a c t e di nac o m p a r a t i v e l yl o wt e m p e r a t u r eb yt h em e a n so f r e d u c i n gi t sv i s c o s i t y 、航t ht h eh e l po fc e r t a i nt e c h n i q u e s m e a n w h i l e ，i tc o u l d m a i n t a i n i t sp e r f o r m a n c ew h i c hd o s en o tb e l o wt h a to fl i m a t h ep a p e rm a i n l yd e p e n do nt r a n s p o r t a t i o nd e p a r t m e n ty u nn a np r o v i n c e ss c i e n c e a n dt e c h n o l o g yi t e m t e c h n i c a ls t u d yo fw a m a p p l i c a t i o n b ym i x i n gv i s c o s i t yd e p r e s s a n tt or e d u c et h ea s p h a l tv i s c o s i t y , o b t a i nt h er a t i o n a l m i x i n gp r o p o r t i o n o fv i s c o s i t y d e p r e s s a n t ，t og e t t h em i xa n d c o m p a c t i o n s t e m p e r a t u r e ，s 0t h a tw et a k et h er a t i o n a lm i x i n gp r o p o r t i o nt og e tb a s i s ，a d o p tt h e m a r s h a l l e x p e r i m e n tt og e t r a t i o n a l m i x i n gp r o p o r t i o no fv i s c o s i t yd e p r e s s a n ti n d i f f e r e n tp r o p o r t i o n g t h e nw et a k et h ec o m p a c t i o no fm a r s h a l l 、t h em o l d i n go fs g c 、 t h em o l d i n go fr o l l i n gt or e s e a r c ht 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 a l y s i so fw m a t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t ：i nc o r p o r a t i o np r o p e rq u a n t i t i e sv i s c o s i t yd e p r e s s a n t ( e c l 2 0 、s a s o b i t ) c o u l d b r i n gd o w nt h eh i g ht e m p e r a t u r eo fa s p h a l t ，s ot h a tt h ea s p h a l tm i x t u r ew o u l d m a l a x a t i o na n dc o m p a c t i o nw h i c hi sw a r mm i xa s p h a l t b yw a r mm i xa s p h a l tw ec o u l d p r o t e c tt h ee v i r o n m e n t ；p a v e m e n tp e r f o r m a n c eo fw a r mm i xa s p h a l ts h o u l dh a v eh i g h t e m p e r a t u r es t a b i l i t y , t ot h a tt h er u tr e s i s t a n c eo fa s p h a l tp a v e m e n tm u s tb ev e r yg o o d ，i n a d d i t i o nt h ew a t e rs t a b i l i t y 、t h el o wt e m p e r a t u r ea n t i c r a c k i n ga n df a t i g u ep r o p e r t i e sh a v e l i t t l ev a r y i n g ，t h i ss h o w st h a tt h ew a r mm i xa s p h a l tn o to n l yh a v el o w e rc o n s t r u c t i o n t e m p e r a t u r eo fa s p h a l tm i x t u r eb u ta l s om a k e ag o o d p a v e m e n tp e r f o r m a n c eo fa s p h a l t m i x t u r e a sar e s u l lt h ew m ah a st h ef a v o r a b l ee f f e c t so fc o m p a c t i o ni nl o w e r c o n s t r u c t i o nt e m p e r a t u r e ，b u ta l s ot h ew m ah a so b v i o u se c o n o m i c 、s o c i a lr o l eo f e n e r g ys a v i n ga n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n k e yw o r d s ：w a r mm i xa s p h a l t ；t h ew a r m - - m i x e dm o d i f i e r ；v i s c o s i t yr e d u c i n g e f f e c t ；t h ec o n s t r u c t i o nt e m p e r a t u r e ；t h ec o m p a c t i o nt e m p e r a t u r e ； e c12 0 ；s a s o b i t ；p a v e m e n t 目录 第一章绪论。1 1 1 课题提出及研究意义1 1 1 1 课题研究背景1 1 - 1 2 课题研究意义2 1 2 国内外研究现状4 1 2 1 国外发展状况4 1 2 2 国内发展状况6 1 2 3 存在的问题1 2 1 3 本文主要研究内容1 2 1 3 1 主要研究对象1 2 1 3 2 主要研究内容1 2 1 3 3 研究预期目标1 3 第二章温拌沥青制备工艺及试验方法15 2 1 原材料性质1 5 2 1 1 沥青性质1 5 2 1 2 温拌沥青改性剂性质1 5 2 2 温拌改性沥青制备工艺1 6 2 3 试验方法1 8 2 3 1 沥青试验方法1 8 2 3 2 沥青混合料试验方法1 9 第三章温拌沥青粘度特性研究2 2 3 1 沥青粘度概述及测试方法2 2 3 1 1 沥青粘度概述2 2 3 1 2 测试方法2 3 3 2 温拌沥青的粘度与剪切速率关系2 4 3 3 温拌沥青粘度与温度关系2 8 3 4 温拌沥青粘度与施工温度控制3 4 3 5 本章小结3 5 第四章温拌沥青混合料配合比设计3 7 4 1 沥青混合料目标配合比设计3 7 4 2 沥青混合料生产配合比设计3 7 4 2 1 集料性质试验3 7 4 2 2 级配结构设计3 8 第五章温拌沥青混合料压实特性研究4 1 5 1 温拌沥青混合料的拌和及压实温度4 2 5 2 温拌沥青混合料马歇尔击实特性研究4 3 5 2 1 通过马歇尔击实研究e s t o 。温拌沥青混合料压实特性4 3 5 2 2 通过马歇尔击实研究s b s 温拌改性沥青混合料压实特性4 5 5 3 温拌沥青混合料旋转压实特性研究4 8 5 3 1 通过旋转压实研究e s t o 。温拌沥青混合料压实特性4 8 5 3 2 通过旋转压实研究s b s 温拌沥青混合料压实特性5 1 5 4 温拌沥青混合料轮碾压实特性研究5 4 5 5 小结5 6 第六章温拌沥青混合料的性能研究5 7 第七章应用温拌沥青混合料铺筑试验路段6 5 7 1 试验路的铺筑与检测6 5 7 1 1 生产配合比6 5 7 1 2 施工工艺6 5 7 2 试验路检测6 6 7 3 温拌沥青混合料效益评价6 9 7 3 1 降低施工温度6 9 7 3 2 节省能源和沥青资源7 0 7 3 3 减少排放7 1 7 3 4 改善施工环境7 2 7 3 5 减缓沥青老化7 3 7 3 6 改善路面压实性能7 3 7 3 7 提高生产效率、降低施工成本7 3 7 3 8 适合于特殊施工7 3 7 4 小结7 4 第八章结论与展望7 5 8 1 主要结论7 5 8 2 展望7 6 致谢7 7 参考文献7 8 在学期间发表的论著及取得的科研成果8 0 7 9 1 4 5 5 6 6 一性一一 一定一一能稳能一 性水性一温的温一高料低一的合的一料混料一合青合一混沥混一 青青青一沥沥沥一 拌拌拌结温温温小 1 2 3 4 r u 6 6 盒u 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题提出及研究意义 1 1 1 课题研究背景 本论文主要依托重庆交通科研设计院根据云南交通运输厅科技项目“温拌沥 青混合料应用技术研究 课题开展研究。 我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境 代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。这种状况与经济结构不合理、增长 方式粗放直接相关。中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲 要提出了“十一五 期间单位国内生产总值能耗降低2 0 左右，主要污染物排 放总量减少1 0 的约束性指标。这是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社 会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结 构调整，转变增长方式的必由之路；是提高人民生活质量，维护中华民族长远利 益的必然要求。雪i l j 2 0 1 0 年，中国万元国内生产总值能耗将由2 0 0 5 年的1 2 2 吨标准 煤下降n 1 吨标准煤以下，降低2 0 左右；单位工业增加值用水量降低3 0 。“十 一五 期间，中国主要污染物排放总量减少1 0 ，至u 2 0 1 0 年，二氧化硫排放量由 2 0 0 5 年的2 5 4 9 万吨减少至1 j 2 2 9 5 万吨，化学需氧量由1 4 1 4 万吨减少至1 j 1 2 7 3 万吨；全 国设市城市污水处理率不低于7 0 ，工业固体废物综合利用率达n 6 0 以上。 近年来，我国的公路交通事业突飞猛进，但同时对环境的污染、能源的消耗 是“贡献 不小的一个行业。特别是“十五以来，我国公路建设取得了前所未 有的大发展，公路建设投资屡创新高、通车总里程快速增长、高速公路迅速发展。 “十五期间，全社会公路建设累计完成投资1 9 8 万亿元，年均增长1 8 7 ，超 过建国头5 1 年完成的投资总和。进入“十一五”后，公路建设投资继续保持较高 水平，至u 2 0 0 7 年底，全国公路通车总里程达3 5 8 3 7 万公里，其中高速公路5 3 9 万 公里，一级公路5 0 1 万公里，二级公路2 7 6 4 万公里，网络规模和高速公路里程居 世界第二位，二级公路占有很大比例。农村公路建设突飞猛进，全国通公路的乡 ( 镇) 占全国乡( 镇) 总数的9 8 9 6 ，通公路的建制村占全国建制村总数的 8 8 2 4 乜1 。而2 0 0 8 年全年全社会完成公路等基础设施建设投资7 9 3 0 亿元，其中公路 建设完成投资6 6 4 5 亿元，至1 j 2 0 0 8 年底，全国公路总里程达至1 1 j 3 6 8 万公里，公路通车 总里程和公路密度比1 9 7 8 年增长3 倍多。自1 9 8 8 年我国开始建设高速公路以来，中 国高速公路建设向世界前列高速发展。1 9 9 8 年底，我国高速公路通车总里程达到 6 2 5 8 公里，居世界第八；2 0 0 1 年底达至i l j l 9 万公里，居世界第二。我国2 0 0 8 年新修 2 第一章绪论 通高速公路6 4 3 3 公里，高速公路通车总里程达到6 0 3 万公里，继续居世界第二位。 2 0 0 8 年，全社会完成农村公路建设投资1 8 8 7 亿元，新改建农村公路3 9 1 万公里， 其中沥青( 水泥) 路2 6 3 万公里。截至2 0 0 8 底，全国乡镇通沥青( 水泥) 路率达 8 8 7 ，东、中部地区建制村通沥青( 水泥) 路率分别达8 9 7 、7 9 ，西部地区 建制村通公路率达7 8 1 口1 。 在高速公路中，沥青路面以其众所周知的良好使用性能受到世界众多国家的 青睐。在我国，沥青路面也得到了广泛的应用，在已建成的高等级公路中占了绝 大部分，有资料表明，国内近期在建、重建或大中修的高速公路、一级以及国道 主干线有9 0 以上采用了沥青路面。国际上，沥青路面的使用一般占到8 0 左右 的比例h 1 。我国由于水泥工业比较发达，这个比例在5 0 左右，但高速公路和高等 级路也能达到8 0 删。 目前，道路建设中的沥青路面基本上都采用的是传统的热拌沥青混合料h m a 嘲， 这种沥青混合料的加热通常都在1 5 0 1 8 0 ，摊铺和碾压时的温度不低于 1 2 0 。将沥青和矿料加热到如此高的温度，不仅要消耗大量的能源，而且在生产 和施工的过程中还会排放出大量的废气和粉尘，严重影响周围的环境质量和施工 人员的身体健康。据资料显示口町：在生产沥青混合料的过程中，温度每升高1 0 ， 每吨混合料将多产生0 9 k g 的c 0 2 排放量，将混合料温度减低3 0 时，改性沥青混合 料c 0 ：排量削减1 3 ，普通沥青混合料削减1 4 。见表1 1 所示。 表1 1 沥青混合料生产过程中温度与c 0 2 排放量关系图 t a b l e l 1t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eq u a n t i t yo f t h ec 0 2e x h a u s t sa n dt h et e m p e r a t u r eo f t h e a s p h a l tp r o d u c t i o n 混合料拌和温度( ) l3 0l4 0l5 0l6 0l7 0 l8 0 c 0 2 排放量( k g t ) 15 9l6 7l7 618 519 42 0 3 1 1 2 课题研究意义 为保护环境、节约能源，在2 0 世纪9 0 年代中后期欧洲及美国等国家开展了温 拌沥青混合料w m a ( w a r mm i xa s p h a l t ) 的研究四1 ，其目的是通过降低沥青混合料 的拌和与摊铺温度，达到降低沥青混合料生产过程中的能耗与c 0 ：等气体及粉尘排 放量的目的，同时保证温拌沥青混合料具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性 能和施工和易性等1 们1 2 1 1 3 1 。 通过总结国内外现有资料，温拌沥青混合料除了与普通热拌沥青混合料的路 用性能基本一致之外，由于温拌沥青混合料在生产、拌和、摊铺、压实时比普通 热拌沥青混合料的温度要低2 0 左右，因而还具有以下的几个特点： 第一章绪论3 减少排污，能减少c o 、c 0 ：和粉尘等有害物质的排放，减少对环境的污染和 对人的身体健康损害：如图1 1 和图1 2 所示。 图1 1 热拌沥青混合料装车图i 2 温拌沥青混合料装车 f i 9 1 1 、1 2t h ee m i s s i o n sb e t w e e nt h el i m aa n dw m a 图1 3 热拌沥青混合料摊铺现场 f i 9 1 3t h e s c e n eo f p a v et h eh m a 图1 4 温拌沥青混合料摊铺现场 f i 9 1 4t h es c e n eo f p a v et h ew l v i a 降低能源消耗，w m a 能减少3 0 左右的能源消耗n 钔； 利于施工组织，低排放利于搅拌场的设置，同时，运输距离允许更长： 可在较冷天气时施工，同时铺好后冷却到可通车温度条件时较快，缩短开 放时间，比如临时紧急施工或修补； 提高路面性能。相对低温拌和施工可以减少沥青的氧化由此可减少温度 裂缝、网裂等； 较低的生产设备损耗。由于生产温度的降低，沥青混合料生产过程中对钢 铁制成的生产设备的损耗也相应降低，可以延长设备使用期，降低成本； 起助碾作用，使较硬的沥青混合料能够便于碾压密实，2 0 0 5 年6 月，美国 马里兰州公路局在路面修补时采用了s a s o b i t 作为助碾荆，起到了良好的效果n 引； 可以解决由于超薄沥青混合料施工时由于温度降低过快而引起的碾压不 4 第一章绪论 密实的缺陷埔1 ； 减少道路施工现场压实设备的数量。 1 2 国内外研究现状 温拌沥青混合料( w m a ) 是使用特定的技术或添加剂，使温拌沥青混合料的拌 和及施工温度介于热拌沥青混合料( 1 5 0 一- 1 8 0 ) 和冷拌( 常温) 沥青混合料之 间，性能达到或基本达到热拌沥青混合料的新型沥青混合料的统称。 1 2 1 国外发展状况 温拌沥青混合料首先是在欧洲由s h e l l 公司和k o l o v e i d e k k e 公司于1 9 9 5 年联 合开发，并于1 9 9 6 年进行了现场试验。由于温拌沥青混合料具有节能、环保等优 点，越来越得到人们的重视，其使用量也不断增加：2 0 0 1 年温拌沥青混合料的使 用量达8 0 0 0 t ，2 0 0 2 年增长至u 1 5 0 0 0 t ，2 0 0 3 年高达3 0 0 0 0 t n 刀n 引。从w m a 使用量的大 幅提高上，可以看出w m a 的发展势头非常好n 鲫啪10 目前，世界上已经研制出近几十种温拌方法和添加剂僻，已成功推向市场的 就十多种。主要形成了以下4 种主要生产方式啪1 ： 泡沫沥青法( w m a - f o a m ) 。w m a f o a m 是在沥青混合料拌和过程中加入由两 种单独的沥青( 软沥青和硬沥青) 所构成的调和沥青，其中硬沥青是以泡沫沥青 的形式加入。在拌和过程中，首先将软沥青在约1 1 0 加入，并拌和使其充分覆盖 在集料表面；再将硬沥青以泡沫沥青的形式加入其中拌和均匀。泡沫硬沥青和软 沥青结合在一起共同形成所要求的沥青性能。这种方法成功与否的关键在于软沥 青与硬沥青品种的选择及其合适比例的确定，而且在第一步拌和中保证软沥青对 集料的充分覆盖以隔断水分与集料表面的接触，是确保沥青混合料路用性能的关 键。据资料介绍：这种温拌沥青制备方法可以减少3 0 的燃料消耗以及3 0 的二氧 化碳排放量嘲。 沥青矿物法( a s p h a m i n ) 。它可以使沥青中充满泡沫。a s p h a - m i n 是德国 e u r o v i as e r v i c e sg m b h 公司的产品，它是一种很细的白色粉末，其内部含有占其 体积2 1 的水分，这些水分会在8 5 1 8 2 温度下释放出来，所以，在拌和沥青 混合料时，a s p h a - m i n 和沥青同时加入，释放出的水分会导致胶结料体积膨胀形成 泡沫沥青，这会使其和易性增加并使得沥青可以在较低的温度下充分覆盖集料， 即可以降低沥青混合料的拌和温度。e u r o v i a 公司对a s p h a - m i n 的推荐掺量是沥青 混合料体积的o 3 ，同时可以降低沥青混合料拌和温度约1 2 ，效果良好。2 0 0 4 年2 月1 6 号在美国奥兰多做了一个比对项目，其目的是检验a s p h a - m i n 的沥青混合 料与传统热拌沥青混合料相比，其摊铺温度的降低、施工和易性、压实度及体积 第一章绪论 5 性质的变化。该项目得出的结论是：掺a s p h a - m i n 的沥青混合料比传统的热拌沥青 混合料摊铺温度降低1 5 ，但是降低温度后对沥青混合料的体积性质、马歇尔稳 定度、施工和易性及路面压实度都没有出现负面影响。这说明采用a s p h a - m i n 可以 产生良好的w m a 3 。 有机添加剂法。加入低熔点的有机外加剂从而从化学上改变沥青的粘温曲 线，这种有机外加剂有：合成蜡状物和低分子量的酯( 这是目前成功应用的两类 外加剂) 这两类物质熔点大约在9 9 ，在高于熔点的温度时会极大的降低沥青粘 度并提供良好的流动性，这类有机外加剂目前有两类典型产品：s a s o b i t 一一种固 体石蜡；a s p h a l t a nb 一一种低分子量的酯化蜡。 s a s o b i t 是一种窄分布的合成饱和碳氢化合物的混合物，是一种长链脂肪烃。 它的熔点在1 0 0 左右，而且可以完全溶解在温度高于1 1 5 的沥青中，降低沥青 的粘度，使得拌和温度降低7 1 2 。在温度低于熔点时，s a s o b i t 在沥青中形成 网状晶格结构，增加沥青的热稳定性，提高路面在使用温度范围内的抗车辙能力。 有建议说s a s o b i t 的推荐掺量是沥青用量的3 ，但不能超过4 ( 过高将会导致沥青 的低温性能的下降) s a s o b i t 在高温时简单的机械搅拌即可均匀溶解分布于李庆 忠，不需要进行高速剪切搅拌。s a s o b i t 在2 0 0 3 年法兰克福机场的重建过程中得到 非常成功的应用。由于法兰克福机场是欧洲的重要交通枢纽，重建工程要求不能 影响航班的起降，所以只能在夜间分成小块施工，且必须能很快的让飞机正常起 降。在招标合同中注明了对沥青混合料的施工温度的要求，规定为1 2 5 铺面温度， 这是传统热拌沥青混合料所达不到的。为了使沥青混合料在低温下能够顺利摊铺， 承建方选择了加入s a s o b i t s u 备温拌沥青混合料，结果施工温度比平时降低了5 0 ( 与平常采用的改性沥青混合料相比) ，摊铺碾压过的路面温度约为1 0 0 ，经过 1 5 小时以后，大约会在冷却1 5 ，这样一来，就能让3 3 0 t 重的飞机降落时不至于 跑道损坏，这项技术取得了圆满的成功，同时证明采用s a s o b i t 生产温拌沥青混合 料的可行性。 a s p h a l t a nb 是一种褐煤萃取甲苯时的副产品，其推荐掺量在2 - - - 4 之间， 其熔点在i 0 0 左右，r o m o n t a 公司介绍a s p h a l t a nb 的性能与s a s o b i t 相似，既可 以降低沥青粘度、降低拌和温度，又可以提高沥青混合料的抗车辙性能。 乳化沥青温拌法( e w m a ) 。这是美国新开发的一项技术。e v o t h e r n 采用了 化学外加剂和沥青分散技术。它的化学外加剂包含了乳化剂、提高裹覆能力及沥 青混合料施工和易性、提高粘附力等多种作用的改性剂。这些改性剂分散在含有 7 0 的沥青的乳状液中，形成了e v o t h e r n 。与传统沥青不同的是，e v o t h e r n 在8 0 的情况下储存。当它与热集料拌和的时候，乳液中的水以蒸汽的形式释放出来， 使其形成与热拌沥青相似的对集料的裹覆情况。m e a d w e s t v a c o 的报告指出工程实 6 第一章绪论 践证明了应用e v o t h e r n 可以使拌合温度比h m a 低3 8 ，意味着生产这种沥青混合料 时能使能源消耗节约约5 5 ，同时减少4 5 的c 0 2 和s 0 2 、6 0 的n 0 】( 排放。这对节约能 源，保护环境具有重大的意义。 目前，随着各个国家对于温拌沥青技术的日益重视，沥青温拌应用技术的研 究和开发也日益成为道路技术界的关注热点。迄今为止，全球已经铺筑了数十条 w m a 相关技术的试验路，其中包括： 2 0 0 5 年9 月，美国联邦公路管理局( f h w a ) 在马里兰州9 2 5 号州际公路修筑了 再生h m a 和w m a 的对比试验路。其中w m a 路段长4k m ，用于表面层，层厚2 5 m m ，含有 3 5 的再生料。w m a 采用有机添加剂法，混合料中添加1 5 ( 相对于沥青) 的 s a s o b i t 。 2 0 0 5 年6 月在德国的重要工商业和交通中心法兰克福机场使用s a s o b i t 铺筑试 验路，在2 - - 3 d , 时内承受最重的飞机。 2 0 0 5 年秋季，在美国国家沥青技术中心的环道上铺筑了3 段w m a 试验路，用于 预估在加速加载条件下w m a 的车辙。w m a 采用美国m e a dw e s t v a c o 公司的e v o t h e r m 温 拌沥青混合料技术。试验段于2 0 0 5 年对原环道路面先铣刨一定深度后重新铺筑， 是原来试验环道的改建项目。施工过程采用红外热像监控，由于1 雌混合料温度相 对较低，因此很少产生温度离析。由于压实温度、材料厚度的降低，使得w m a 的压 实效果优于h m a 。经过4 3 天5 1 5 3 3 3 次的e s a l 作用后，h m a 路段和w m a 路段都显示出良 好的抗车辙性能。 2 0 0 6 年6 月在美国威斯康辛少h r y a n 路，h o w e l l 大道至s t h 3 2 ，s t h l 0 0 ，m i l w a u k e e 工程中铺筑试验路。 2 0 0 7 年8 月在美国黄石公园使用s a s o b i t 进行试验段铺筑。 较为普遍的使用是s a s o b i t ，自1 9 9 7 年以来已有超过1 4 2 个工程使用拌添加剂 s a s o b i t ，铺筑面积达2 ，2 7 1 ，4 9 9 平方米乜刀，工程涉及到澳大利亚、比利时、中国、 捷克、丹麦、法国、德国、匈牙利、意大利、马来西亚、荷兰、新西兰、俄罗斯、 南非、瑞典、瑞士、英国、美国等国家。其中包含多种石料类型和不同路面( 例 如普通a c 、s m a 、0 g f c 等) 。 1 2 2 国内发展状况 由于温拌技术应用已经有相当数量，n c a t ( n a t i o n a lc e n t e rf o ra s p h a l t t e c h n o l o g y ) 的相关研究已经为温拌技术打下了良好的研究基础。美国温拌工作小 组的技术工作重心已经转移到建立温拌技术考察体系、长期性能考察以及针对已 经完成评估的温拌技术准入和制定规范中来。 由于温拌沥青混合料在节能减排、保护环境上的突出优势，同时又兼具热拌 第一章绪论 7 沥青混合料的路用性能，所以温拌沥青混合料技术的出现引起了我国公路工程界 的极大兴趣。国内相关机构进行了有关温拌沥青混合料的应用技术研究。招商局 重庆交通科研设计院、西藏公路管理局等单位在进行改性沥青在西藏高原地区 应用技术研究项目中，针对于s a s o b i t 在高原地区的应用情况进行了研究，并铺 筑了试验路。交通运输部公路科学研究院开发t r h 温拌沥青改性剂及相关的成套 技术：通过使用r h 温拌沥青改性剂材料配制温拌沥青，使用常规的拌和技术在较 低温度下拌和，生产温拌沥青混合料，通过降低沥青结合料的高温粘度使热拌沥 青混合料的施工温度降低3 0 c 左右；并在北京市等有代表性的工程项目中得到成 功应用。2 0 0 6 年，西部交通建设科技项目“温拌沥青混合料应用技术研究 立项， 作为国家级专题研究项目，交通运输部公路科学研究院、同济大学等主要承担单 位对多种温拌技术进行了全面的评估，并积极在各地组织实施多条试验路。江苏 省交通科学研究院在浙江省交通厅立项“温拌技术在隧道工程的应用”，2 0 0 7 年 在7 6 k m 的台金高速苍岭隧道首次实施了无烟化隧道路面施工。2 0 0 7 年底，辽宁省 交通科学研究院主持s a s o b i t 和e v o t h e r m 的研究，该项目已经结题并制定了相应温 拌技术指南。2 0 0 7 2 0 0 8 年，东南大学承担了江苏省温拌技术课题。在总计2 0 0 6 年度和2 0 0 7 年度上海所有试验项目的经验基础上，2 0 0 8 年7 月，上海机场道路建设 有限公司编制了温拌沥青混合料产品技术标准。2 0 0 8 年7 月，浦东路桥公司完成了 针对s m a 的温拌材料性能评估，得出的动稳定度和抗疲劳显著改善的结论与n c a t 和 交通部公路科研院的研究结论基本吻合。河北省于2 0 0 6 年引进了温拌沥青混合料 技术，并且在多条公路上进行了试验与应用。2 0 0 9 年3 月，河北省道路结构与材料 工程技术研究中心制订了地方性的标准温拌混合料施工技术指南。近年来，全 国各地结合本地区的实际情况，积极开展了温拌沥青混合料应用技术的研究。在 国内，目前w m a 技术尚未得到广泛的应用，基本以试验路，市政道路为主，在高等 级公路上尚未大规模应用。各地应用温拌技术的工程项目主要有啷1 ： 北京地区应用情况。 2 0 0 5 年9 月1 1 月，交通运输部公路科学研究院与北京路桥路兴物质中心合 作在1 1 0 国道辅线昌平段，完成了国内第一段温拌沥青试验路。这是一条基于乳 化沥青分散技术的e v o t h e r m 温拌沥青混合料路面。采用的拌和温度为1 2 0 。沥 青混合料的技术指标见表1 2 ，试验路铺设情况见图1 5 。从表1 2 可以看出，所 使用的温拌沥青混合料马歇尔指标和路用性能指标能符合规范要求。 8 第一章绪论 表1 2 混合料指标的对比 t a b l 2c o m p a r eo f t h em i x t u r e sm a t e r i a l si n d e x 测试值 试验项目 j t gf 4 0 - 2 0 0 4 规范 温拌沥青混合料热拌沥青混合料 马歇尔稳定度，k n l1 3l3 38 冻融劈裂抗拉强度比， 8 6 38 1 57 5 浸水马歇尔残留稳定度 8 5 98 3 38 0 车辙动稳定度，次m m 2 0 5 7l2 9 4l0 0 0 渗水系数，m l m i n 4 0 6 l0 06 61 0 6 4 2 1 2 温拌沥青改性剂眭质 本文选用了两种温拌剂进行试验研究，一种是德国s c h u m a n n - s a s o l 公司生产 的新型聚烯烃类沥青普适改性剂s a s o b i t ( 沙索比德) ：一种是深圳海川工程科技 公司生产的e c l 2 0 温拌改性剂。 e c l 2 0s a s o b i t s a s o b i t 是经由煤炭气化，采用f - - t 法制成( 是一种经过工业考验的，由煤间 接液化获得馏份油产物的方法) 。它是一种窄分布的合成饱和碳氢化合物的混合 物，是一种硬蜡，它与沥青中的蜡在分子结构上有很大的不同：沥青中的蜡分子 一般只含有2 2 - - - 4 0 个碳原子而s a s o b i t 分子是含有4 0 - - - 1 2 0 个碳原子的长链脂肪 烃。所以沥青中蜡含量偏高会对沥青的性能产生明显的负面影响，但是掺入一定 量的s a s o b i t 却不会出现这种问题。s a s o b i t 的熔点在1 0 0 左右，可以完全融解 在温度高于1 1 5 的沥青中，降低沥青的粘度，使沥青混合料拌和及压实温度降低。 在温度低于熔点时，则在沥青中形成网状的晶格结构增加沥青的稳定性，提高路 面在使用温度范围内的抗车辙性能。经试验证明，s a s o b i t 在高温沥青中简单地机 1 6 第二章原材料性质制备工艺及试验方法 械搅拌即可均匀地融解分布于沥青中且不离析，不必采用胶体磨或者高速剪切搅 拌等复杂的加工工艺，与一般的p e 或s b s 等改性剂相比具有优良的加工性能。其 物理化学指标如表2 2 。 表2 2s a s o b i t 的理化指标 t a b2 2m a t e r i a l i z a t i o ni n d e xo fs a s o b i t 1 3 5 粘度 2 5 针入 2 5 密度 项目凝固点闪点 c p 度0 1 m m g c m 3 典型值 l0 0 约2 9 0 l2 l 0 9 4 e c l 2 0 温拌改性剂是一种合成直链脂肪族碳氢混合物，其熔点为为1 0 0 ，温 度超过1 1 0 时完全溶解于沥青结合料中，在沥青结合料中形成栅格结构，这使温 拌改性剂很好的稳定在沥青结合料里，而不产生离析。温拌改性剂可以明显的降 低沥青的高温粘度，且可增加沥青的低温( 6