温拌沥青技术的发展和应用

1、温拌沥青技术的发展和应用温拌沥青技术的发展和应用张志祥张志祥 博士博士/所长所长江苏省交通科学研究院江苏省交通科学研究院道路工程研究所道路工程研究所2010年年10月月2江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE沥青混合料分类（拌合温度）n传统的分类n热拌沥青混合料（140180 ）n冷拌沥青混合料（常温）n新型混合料n温拌沥青混合料（100140 )n半温拌沥青混合料(常温100 )3江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE热拌沥青混合

2、料热拌沥青混合料优点优点：路用性能好 缺点缺点：温度高，环境污染大，能耗大，沥青存在老化冷拌沥青混合料冷拌沥青混合料 优点优点：节能，可储存 缺点缺点：路用性能无法与热拌沥青混合料相比目前沥青混合料生产中存在问题目前沥青混合料生产中存在问题4江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE什么是温拌沥青（什么是温拌沥青（Warm Mix Asphalt）n施工温度介于热拌和常温拌合之间n施工温度比热拌低3060。n用物理或化学手段，增加混合料的施工操作性，而不对路面性能造成负面影响。 HMA 140180WMA 10014

3、05江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEWMA的工作原理100 110 120 130 140 150 160 100 110 120 130 140 150 160 6江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEWMA的发展历程的发展历程n1995-96 欧洲最早进行试验n1997-99 欧洲第一条试验路n2002 - NAPA 考察团访问欧洲n2003 NAPA年度大会倡议n2004n 在沥青世界大会上演示n 美国FL,NC第一条试

4、验路 (Aspha-min)n2005-06n 全美各地修筑了数条试验路n NCAT 评估研究了 Aspha-min, Sasobit, and Evothermn2007n FHWA Scann AASHTO/NCHRP 开展了相关研究项目7江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEWMA的优势n减少烟气排放 (30-90%)(140C)n提高空气质量和工作环境 n减少能源/燃料消耗(30%)n节约费用 $n 提高路面的压实性能n容易压实n延长施工季节n减小施工中的老化/氧化n路面更耐久?n提高再生料的用量 (RA

5、P?)8江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE减少烟气排放沥青混合料的生产过程中CO2排放量与温度的关系6.3%，Per109江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE27%！30%！13%！10江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE311 F 230 F 减少烟气排放11江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION

6、RESEARCH INSTITUTE12江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE减少能源/燃料消耗30%13江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE德国、德国、B 49, Flensungen-Ruppertenrod (1999, during application)延长施工季节14江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE19992007B 3, Sch

7、nstadt-Schwarzenborn 德国德国, 黑森州黑森州年平均气温年平均气温 -2 - 16 年降水量年降水量 35” 平均每天车流量平均每天车流量 8879 其中卡车其中卡车 1651减小施工中的老化/氧化15江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEWMA技术路线技术路线 n沥青发泡法 n设备发泡nAstec Double Barrel GreennBP WAM-FoamnTerexn材料发泡nHubbard Construction Aspha-minn PQ Adveran McConnaughay

8、 Low Energy Asphaltn化学添加剂nAkzo-Nobel - RedisetnMathy Construction/Ergon - RevixnMeadWestvaco EvothermnSasol - Sasobit16江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEWMA技术种类及温度降低幅度技术种类及温度降低幅度17江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEASTEC Double Barrel Greenn美国ASTECn

9、加水量加水量n沥青用量的2%n1t HMA加0.9kg水18江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAspha-Min (人造沸石)n德国万喜（Eurovia Serveices GmbH）n硅酸铝矿物n含有20%结合水nHMA用量0.3%19江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEAdveran北美PQ 公司n含18%-21%结合水n加热到100时，水分开始挥发，引起沥青发泡nHMA用量0.25%nHMA2.3kg/t20江 苏 省

10、交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEn壳牌公司和Kolo-Veidekke公司联合开发 。n将软质沥青和硬质泡沫沥青在拌和的不同阶段加入到混合料中。n第一阶段将温度为100120的软质沥青加入到集料中进行拌和以达到良好裹附。n第二阶段将极硬的沥青泡沫化后加入到预拌的混合料中再进行拌和。foammixer2000Original asphalt lineNew, 2nd asphalt lineWAMFoam (温拌泡沫沥青)21江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEAR

11、CH INSTITUTEEVOTHERMn美国MeadWestvaconETn高残留物含量的乳化沥青n乳化沥青的0.5%nDATn5% AC nA1n3G22江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTESASOBIT (有机蜡)n德国Sasol Waxn116 转化为液态转化为液态n用量：2-3% ACn粘度n60 上升n高温粘度下降n温度下降n基质沥青1020 n改性沥青2030 n顾虑n低温、粘结23江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITU

12、TEWMA的应用案例nWMA在Texas的应用nWMA在长隧道铺装的应用nWMA在OGFC中的应用24江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTETTI的研究（WMA）nWMA: Aspha-min, Sasobit, Evothermn胶结料: PG 64-22, PG 76-22n设计方法nTx旋转压实仪n等量沥青替代n性能n抗裂性优于常规沥青n抗老化性能优于常规沥青n汉堡车辙试验的次数低于常规沥青n强度随着时间会出现一定的增长25江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION

13、RESEARCH INSTITUTE沥青用量设计Evotherm PG 76 -22 (San Antonio Loop 368)26江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE汉堡Hamburg车辙试验27江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE抗裂试验 Overlay Test28江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE芯样空隙率分布29江 苏 省 交 通

14、科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEUS287 Evotherm 试验路施工10430江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE20001200001000000020000040000060000080000010000001200000200720082009tons年份年份WMA在Texas的应用31江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEWMA在隧道铺装中的应用32江

15、 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEWMA在隧道铺装中的应用n恶劣的工作条件n温度高n有害气体n通风装置尚未安装n有害气体积聚n燃烧不充分33江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE浙江苍岭隧道温拌项目常规HMA路面施工现场温拌沥青WMA路面施工现场34江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEWMA在隧道铺装中的应用n浙江甬金高速仓岭隧道 n长度7580m

16、n2007年12月nEvothermDATnPMB:DAT=95:5n拌合温度： 1351404cm Sup13 WMA6cm Sup20 WMA碎石封层贫混凝土基层35江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE高低温性能测试混合料类型最大荷载(kN)跨中挠度（mm）抗弯拉强度（MPa）劲度模量（MPa）破坏应变（）要求（）WMA-201.2120.639.862970.03324.02500HMA-201.1300.5169.243412.52706.8WMA-20和HMA-20低温小梁试验结果对比混合料类 型沥青

17、用量（%）动稳定度（次/mm）123平均要求WMA-204.435003706315034522800HMA-204.642003938420041132800WMA-20和HMA-20车辙试验结果对比36江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE设备改造37江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE浙江仓岭隧道温拌项目混合料类型SUP13SUP20沥青用量,%4.64.4VV,%3.53.2VMA ,%13.6912.73VFA ,%74

18、.474.9F/A1.531.4438江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE施工温度比较施工工序施工工序SBS改性沥青改性沥青温拌沥青温拌沥青SBS改性沥青温度165165矿料加热温度185140沥青混合料出料温度170180135140摊铺温度170130初压温度165120终压温度1107039江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE有害气体排放检测有害气体排放检测混合料类型CONONO2SO2苯并芘WMA2.0ppm0.1 pp

19、m1.58 mg/m30.01 ppm0.49g/m3HMA85.0ppm1.0 ppm5.32 mg/m30.04 ppm0.93g/m3降幅97.6%99%75%70.3%47.3%40江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE有害气体排放检测有害气体排放检测41江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE温拌沥青在OGFC中的应用江西瑞赣高速公路42江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RE

20、SEARCH INSTITUTE瑞赣高速公路，江西瑞赣高速公路，江西n施工时间n2009.3n1st WMA OGFC in Chinan隧道铺装n峡山隧道，全长2154mn于都隧道，全长1795m4cm OGFC-13 (WMA)6cm AC-20C (WMA)PCC.43江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE常规路面OGFC路面44江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEOGFC-13 (WMA)n温拌剂：Evothermn用量：5/95（Evotherm/ 沥青)n纤维：0.3%n空隙率：18.5%n沥青用量：5.7%n析漏试验：0.07%n动稳定度：3167次/mmnTSR：82.6%45江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTEOGFC 级配46江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANG