【正文】 溫拌阻燃改性瀝青路面施工技術(shù)研究 溫拌瀝青混合料施工技術(shù)研究 項目概況 1 溫拌混合料施工技術(shù)研究 2 阻燃瀝青施工技術(shù)研究 3 下一步工作安排 4 一、 項目概況 二 、 溫拌瀝青混合料施工技術(shù)研究 基于表面活性技術(shù)的溫拌瀝青膠結(jié)料性能試驗研究、 溫拌瀝青路面施工控制指標(biāo)研究 路用性能試驗控制指標(biāo)研究 性技術(shù)的溫拌瀝青及瀝青混合料路用性能研究 、 基于表面活性技術(shù)的溫拌瀝青膠結(jié)料性能試驗研究 瀝青混合料的可壓實溫度主要取決于瀝青，而加入溫拌劑后瀝青性能的變化趨勢是我們所關(guān)心的主要方面。分別對SBS 改性瀝青以及 SBS 改性瀝青添加 EvothermTMDAT溫拌劑的溫拌瀝青進行常規(guī)指標(biāo)試驗，以及 SHRP— PG(性能分級 )試驗 (瀝青膠結(jié)料性能分級與平均 7 d 路面最高設(shè)計溫度和路面最低設(shè)計溫度有關(guān) )。 低溫性能 （ 1）延度 瀝青混凝土路面的低溫收縮裂縫主要與瀝青的低溫品質(zhì)以及瀝青混合料的溫度收縮性能有關(guān)，表現(xiàn)為寒冷季節(jié)混合料的瀝青膜拉伸破壞，進而導(dǎo)致集料的破裂。 瀝青結(jié)合料的低溫拉伸變形能力決定著瀝青混凝土路面的低溫抗裂性能。當(dāng)前，低溫延度、 彎曲梁流變試驗 (BBR) 和直接拉伸試驗 (DTT)等是測定瀝青膠結(jié)料低溫抗裂性能的主要方法。瀝青膠結(jié)料的低溫延度是影響瀝青混凝土路面低溫裂縫的重要因素。 Kandhal 通過對賓夕法尼亞州 10 條試驗路的研究發(fā)現(xiàn)，延度是表征瀝青混凝土路用性能的重要指標(biāo)，延度小的瀝青混凝土路面使用效果明顯變壞。俄亥俄州對 47 條公路調(diào)查研究結(jié)果也表明路表狀態(tài)與回收瀝青的延度有關(guān)，延度小的瀝青混凝土路面使用效果明顯變壞，而且低延度對荷載引起的縱向裂縫也有很大影響。通過對 SBS和添加 EvothermTM后的瀝青膠結(jié)料進行了延度試驗，結(jié)果如表 所示。 表 瀝青膠結(jié)料延度試驗 項目 SBS ESBS 5℃ 延度 /cm 10℃ 延度 /cm RTFOT 5℃ 延度 /cm 由試驗結(jié)果可以看出，在添加 Evotherm后，無論是 5℃ 延度還是 10℃ 延度，無論是原樣還是經(jīng)過 RTFOT(旋轉(zhuǎn)薄膜老化 )后，膠結(jié)料的延度都有一定程度的增加，說明添加 Evotherm后瀝青膠結(jié)料的低溫延度得到了改善。這對瀝青混合料低溫性能有利。 （ 2）蠕變勁度模量試驗 (BBR) 路面溫縮開裂通常是由于瀝青使用過程中不斷老化，勁度模量不斷增加，瀝青的低溫柔性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈?。?SBS改性瀝青以及 SBS改性瀝青添加 Evotherm溫拌劑的溫拌瀝青，經(jīng)過RTFOT又經(jīng)過壓力老化試驗 ( PAV)后，用彎曲梁流變儀 (BBR)測定瀝青膠結(jié)料的低溫彎曲蠕變勁度模量 S和斜率 m(60s)時蠕變勁度對數(shù)與時間對數(shù)的雙對數(shù)曲線的斜率如果蠕變勁度過高，瀝青就會呈現(xiàn)脆性，裂縫發(fā)生的可能性就較大。為防止裂縫，要求 60 s 時的低溫彎曲勁度模量 S不得大于 300 MPa。斜率 m 值是用來控制好低溫下膠結(jié)料勁度隨時間變化的速率，高的 m值是所期望的值。 m) ，結(jié)果見表 2。因為溫度不斷降低，熱應(yīng)力就會累積，勁度變化相對較快，而相對較快的勁度 變化意味著膠結(jié)料有松弛應(yīng)力的趨勢，否則此應(yīng)力積聚到一定程度就會造成低溫開裂 。 因此，斜率 m不得小于 。這些指標(biāo)反映了瀝青在路面中經(jīng)過 5～ 10年后的低溫性能，是 SHRP PG(性能分級 )的低溫指標(biāo)。 表 瀝青膠結(jié)料彎曲蠕變勁度試驗（ BBR） 通過添加溫拌劑以及未添加溫拌劑的 SBS 改性瀝青試驗結(jié)果可以看出，添加 Evotherm溫拌劑后的瀝青勁度模量同未添加溫拌劑的 條件 項目 SBS ESBS PAV后（ 6℃ ） 蠕變勁度模量 S/Mpa m值 PAV后（ 12℃ ） 蠕變勁度模量 S/Mpa 141 141 m值 PAV后（ 18℃ ） 蠕變勁度模量 S/Mpa 314 320 m值 瀝青接近，但斜率 m值發(fā)生了一定程度的降低，說明添加溫拌劑Evotherm后，瀝青低溫變形性能產(chǎn)生了一定的削弱。但其影響較少，仍然在 SHRP PG同一等級范圍內(nèi)。另外，對于改性瀝青來說，彎曲蠕變勁度模量 S和斜率 m值同瀝青膠結(jié)料的低溫性能的相關(guān)性較弱，因此不能僅以此指標(biāo)來評價改性瀝青膠結(jié)料的低溫性能。 高溫性能 (1)高溫抗車轍因子及疲勞因子。 利用動態(tài)剪切流變儀 (DSR)，對老化前后的 SBS改性瀝青以及 SBS改性瀝青添加 Evot herm溫拌劑瀝青膠結(jié)料車轍因子 G/ sinδ及疲勞因子 G3sinδ進行試驗，評價溫拌劑對膠結(jié)料高溫性能的影響以及老化因子的變化。 G3/ sinδ是高溫勁度，用來評價結(jié)合料的抗車轍能力。 G3/ sinδ越大，表示瀝青的抗車轍能力越強。原樣瀝青高溫勁度要求不小于110 kPa ，旋轉(zhuǎn)薄膜老化 (RTFOT)后不小于 212 kPa。 G3sinδ為中等溫度勁度，表示瀝青在變形過程中能量的損失，即變形中不可恢復(fù)的部分，為模量的黏性部分。 G3sinδ越大，表示荷載作用下的剪切損失越快，儲存的部分 (可以釋放 ,恢復(fù) )越少，即耐疲勞性能越差，要求在相應(yīng)溫度下不大于 5 000 kPa。由表 ， SBS改性瀝青添加 EvothermDAT 溫拌劑的溫拌瀝青膠結(jié)料，高溫等級同原樣 SBS改性瀝青相同，同為 PG76 xx。但在 76 ℃ 時的車轍因子 G3/ sinδ較 SBS改性瀝青高，說明添加 EvothermTM的溫拌瀝青的高溫抗車轍能力略優(yōu)于 SBS改性瀝青。 表 類型 溫度 /℃ 相位角δ/(。 ) G*復(fù)數(shù)模量 /pa G*/sinδ車轍因子 /kpa 最終溫度℃ 高溫連續(xù)分級 /℃ 未 老 化 SBS EvothermTM 64 5942 70 3324 76 2062 82 1304 88 909 90 706 類型 溫度 /℃ 相位角δ/(。 ) G*復(fù)數(shù)模量/pa G*/sinδ車轍因子 /kpa 最終溫度 ℃ 高溫連續(xù)分級/℃ 未 老 化 SBS 64 4700 70 2811 76 1751 82 1146 88 776 RTFOT后 SBS EvothermTM 70 4376 76 76 2492 82 1439 88 871 SBS 64 5913 76 70 3535 76 2188 82 1402 88 922 90 615 (2)添加 Evot hermTM后對老化因子的影響。 美國 NCHRP 研究表明， RTFOT 老化過程中樹脂轉(zhuǎn)化為瀝青質(zhì)，組分轉(zhuǎn)化使得樹脂和輕質(zhì)油分減少、瀝青質(zhì)增加。在這個過程中表現(xiàn)為老化后 G3/sinδ比老化前有所增加，但同時也增加了路面開裂的可能性。通過比較 SBS及其添加 EvothermTM溫拌劑的SBS膠結(jié)料的老化因子 (老化后 G3/ sinδ同老化前 G3/sin δ的比值，老化因子越小，路面的壽命越長 )發(fā)現(xiàn)，在溫度為 70℃ 時，添加溫拌劑 EvothermTM的膠結(jié)料較未添加溫拌劑的 SBS膠結(jié)料的老化因子略大，見表 。但在溫度為 76 ℃ 以上時，添加溫拌劑 EvothermTM的膠結(jié)料較未添加溫拌劑的 SBS膠結(jié)料的老化因子低。 表 瀝青膠結(jié)料老化因子 溫度 /℃ SBS ESBS 64 70 76 1..25 82 88 通過性能分級 ( SHRP PG)試驗，可知 SBS膠結(jié)料同添加 EvothermTM溫拌劑的 SBS膠結(jié)料性能分級相同，均屬于 PG76 22。通過對以上瀝青膠結(jié)料高、 低溫性能分析可以看出，添加 EvothermTM溫拌劑后，瀝青的高溫性能有所提高。雖然低溫時添加溫拌劑的瀝青膠結(jié)料勁度變化的速率較原樣 SBS改性瀝青略低，即 m值小，但是影響不大。并且添加溫拌劑的瀝青膠結(jié)料的低溫延度較原樣 SBS瀝青大，說明其低溫抗裂性能良好。 DA T添加劑對 SBS改性瀝青粘度的影響 ? . 1試驗方案 ? 試驗的目的是測定瀝青三大指標(biāo)與瀝青布氏旋轉(zhuǎn)粘度。 ? 瀝青的高溫性能主要是指瀝青高溫下的流變性，用粘度指標(biāo)評價。瀝青粘度是用來衡量瀝青粘滯力大小的一個物性數(shù)。瀝青的粘滯性是其技術(shù)性質(zhì)中與瀝青路面力學(xué)行為最為密切的一種性質(zhì)。在現(xiàn)代交通狀況下，為防止路面出現(xiàn)車轍等損害，瀝青粘度指標(biāo)是首要考慮的參數(shù)。粘度試驗采用美國 SHRP計劃推出的布氏粘度儀，對 SBS 改性瀝青以及添加 DA T溫拌劑的 SBS改性瀝青分別進行粘溫曲線測定，從而對比各瀝青的高溫流變性能及瀝青混合料的拌和與壓實溫度控制。 室內(nèi)試驗過程分為兩組，一組為 SBS 改性瀝青，另一組為 SBS改性瀝青 + 溫拌劑 DAT。分別測試不同溫度下的布氏旋轉(zhuǎn)粘度，粘度結(jié)果見表 3和圖 3。 表 布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗結(jié)果 溫度 /℃ SBS ESBS 110 120 130 135 140 150 160 175 185 190 從表 3和圖 3可以看出， SBS改性瀝青與加溫拌劑 DAT的 SBS改性瀝青粘度均隨溫度的升高而逐漸降低。從圖 3可以發(fā)現(xiàn)，溫度在 110～ 140℃ 范圍內(nèi)，相比于 SBS 改性瀝青，添加 DA T的 SBS改性瀝青的布氏旋轉(zhuǎn)粘度有所下降，但下降的幅度較低；當(dāng)溫度大于150 ℃ 時，兩者粘度接近。從添加 DAT的 SBS 改性瀝青的制備過程來看，因為溫拌劑 DA T在常溫下為液體，待加入溫拌劑 DAT的 SBS改性瀝青物理發(fā)泡完畢后， DAT溫拌劑中水溶液已經(jīng)基本揮發(fā)，只剩余少量表面活性成分，在少水的狀態(tài)下，活性成分無法形成有效的水膜結(jié)構(gòu)，對 SBS改性瀝青的粘度影響不大。 Eotherm溫拌瀝青混合料控制指標(biāo)研究 由于基于表面活性平臺的溫拌瀝青混合料和傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料在各個方面都有所不同，而且國內(nèi)也沒有相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和控制指標(biāo)，因此采用 AC1 AC WMA的室內(nèi)試驗和生產(chǎn)施工等各環(huán)節(jié)進行研究，探究適合溫拌瀝青混合料的質(zhì)量控制指標(biāo)。 溫度控制指標(biāo)研究 研究思路是首先以美德維實偉克公司建議的拌合施工溫度 125℃，對 3 種級配進行配合比設(shè)計， 3種級配如表 ，確定各自的最佳瀝青用量。以此最佳瀝青用量，在不同溫度下用馬歇爾法成型試件，觀察其空隙率變化規(guī)律，進而確定最佳拌合施工溫度。表 礦料級配 通過以下篩孔的通過率 /% 類型 2. 36 AC13 AC20 AC25 隨成型溫度改變，試件空隙率變化趨勢如圖 1 所示。 3種級配的 EWMA 有類似的變化規(guī)律。總的來說，在試驗的溫度區(qū)間內(nèi)，隨著成型溫度的升高，空隙率呈減小的趨勢。 100 ℃ 是一個分界點，成型溫度 100℃ 以上，空隙率變化趨緩，但 100℃ 以下，隨著成型溫度的降低，試件空隙率急遽增大。成型溫度 90℃ 時， 3 種級配 EWMA 的空隙率都達到了 5 %以上。這說明 100℃ 以下，溫拌添加劑起到的潤滑作用已經(jīng)不能抵消瀝青工作性急遽降低帶來的影響。在 100— 140℃ 內(nèi)細(xì)分， 115—125℃ 是個穩(wěn)定的區(qū)間，在此溫度區(qū)間內(nèi)成型的試件空隙率基本沒有變化。 125— 140℃ ，空隙率有所減小，但減小量只有 0. 1 %左右?？紤] WMA相對 HMA的優(yōu)勢就在于拌合施工溫度低，從而節(jié)能環(huán)保，因此沒有必要為了追求非常小的壓實功能改善而進一步提高施工溫度。因此，建議施工溫度在 115—125℃ 。室內(nèi)試驗的試件成型溫度，取此區(qū)間的中值 120℃ ，拌合溫度取 125℃ 。 圖 EWMA空隙率變化圖 在拌合溫度 125℃ ，成型溫度 120℃ 下，對 3種級配重新進行配合比設(shè)計，并同相同級配的 HMA進行對比。 按照現(xiàn)行規(guī)范對 EWMA進行配合比設(shè)計，最佳瀝青用量下的體積指標(biāo)如表 ?？梢钥吹?，在最佳瀝青用量下， EWMA所有指標(biāo)均可以滿足規(guī)范對 HMA 的要求， 只有流值超出規(guī)范建議范圍。經(jīng)過大量試驗，證明 EWMA流值超標(biāo)不是偶然現(xiàn)象。但流值超標(biāo)會不會對 EWMA的性能造成影響。 3種級配的 EWMA和相同級配的 HMA對比， E