添加剂型温拌与再生温拌沥青混合料路用性能及试验研究
发布时间：2019-09-30 11:27
【摘要】：随着我国公路建设与养护的高速发展,到2013年末全国公路总里程已达435.62万公里,公路养护里程425.14万公里,全国等级公路里程375.56万公里,二级及以上公路里程52.44万公里,其中高速公路里程达10.44万公里。因此,加快推进节能减排、低碳环保的温拌(Warm Mix Asphalt,WMA)与再生温拌沥青混合料(Warm Mix Asphalt with Reclaimed Asphalt Pavement,RAP-WMA)研究、应用与推广意义重大。目前国内所进行的温拌沥青混合料技术研究尚处在室内试验与理论分析初期,虽然已完成了一些试验路段,但因各种条件与原因的限制,在沥青路面的设计、施工中大规模地应用温拌或再生温拌沥青混合料来取代热拌沥青混合料(Hot Mix Asphalt,HMA)的案例仍然鲜见,各种温拌添加剂对沥青性能的影响、与沥青的相溶性和作用机理以及温拌沥青混合料的设计方法、生产温度的确定,温拌与再生温拌沥青混合料的路用性能、用于路面结构设计计算用的材料参数等尚未达到一个工程共识,仍需进行大量的深入研究才能得以实现。本文以节省资源、保护环境和减少投资为目的,结合湖南省科学技术厅重点项目“沥青路面温拌再生技术研究(2011SK2022)”等课题,对温拌与再生温拌沥青混合料展开系统深入的室内试验、理论分析,进一步完善其设计理论与工程应用技术。本文首先通过对国内外温拌技术的系统调研和分析,选取有代表性的添加剂型温拌技术作为研究对象,对温拌添加剂对沥青结合料的高、低温性能以及对沥青PG分级的影响进行系统深入的研究。进而对含温拌添加剂的温拌沥青结合料的针入度与PG分级高温等级的关系进行初步研究与分析,以期进一步探索分析温拌添加剂与沥青相互作用的机理以及加入不同温拌添加剂后的温拌沥青所表现出的性能的差异性。同时,采用差示扫描量热分析、热失重分析与原子力显微镜分析等方法,对掺加不同类型温拌添加剂的温拌沥青的热性能与微观结构进行研究,为温拌添加剂与沥青的作用机理研究奠定一定的基础。其次,通过对温拌沥青混合料与常规热拌沥青混合料的主要路用性能及其施工工艺的深入研究,指出了两种技术的异同,并基于其异同,深入研究了相应的配合比设计方法,结果表明温拌沥青混合料配合比设计的技术指标、混合料的矿料级配以及对原材料的技术要求可与热拌沥青混合料一致。但是,由于沥青混合料的黏弹性特点,温度的不同会对沥青混合料的性能产生较大的差异,要达到或不低于热拌沥青混合料的使用性能,温拌沥青混合料生产温度的确定是关键。为此,系统地试验研究了采用传统的沥青黏度-温度关系来确定温拌沥青混合料的拌和、压实温度,和结合了混合料空隙率-温度关系的“等黏度-等体积”原则来确定温拌沥青混合料拌和、压实温度的两种方法,得出了后者更符合实际的结论。此外,本文还应用“等黏度-等体积”原则,对温拌沥青混合料的使用性能、路面结构设计计算用的材料性能参数等进行了系统的室内试验研究。进而应用相应的研究成果设计和铺筑了不同结构组合的温拌沥青混合料试验路段,并对该试验路段的经济与社会效益进行了计算与分析。最后,利用温拌沥青混合料的研究成果与结论,结合再生与温拌的技术优势,对旧路面沥青混合料进行再生温拌。从再生温拌沥青结合料与再生温拌沥青混合料的配合比设计、生产温度的确定、使用性能以及路面结构设计用材料参数等方面进行了系统的室内试验研究。数据分析结果表明:“等黏度-等体积”原则同样适合于再生温拌沥青混合料,证明了该原则具有普适性;旧路面沥青材料掺量对再生温拌沥青混合料的使用性能的影响存在差异化,但其技术指标均满足现行相关技术规范的要求。
【图文】：
混合料类型 出料温度（℃） 摊铺温度（℃） 初压温度（℃） 终压温度（℃）普通沥青混合料 160±5 ≥150 ≥140 ≥110SBS改性沥青混合料 180±5 ≥160 ≥150 ≥120SEAM混合料 140±5 ≥130 ≥120 ≥110表 2.9 SEAM 温拌添加剂基本技术指标最大粒径（mm） 硫磺含量（%） 灰分含量（%） 比重（g/cm3）≤5 ≥97 ≤3 1.9～2.0需要说明的是，Shell 公司早期开发了作为增强剂与烟雾抑制剂的 PLUS 添加剂与 SEAM 配合使用，本文的研究使用了 PLUS 添加剂。最近 Shell 公司把 PLUS添加剂与 SEAM 完全融合在一起制成产品，其商品名称为 Thiopave。为有效甄别各种温拌添加剂对沥青结合料及 WMA 路用性能的影响，本文采用了四种温拌添加剂，分别为 Sasobit、EC120、Aspha-min、SEAM，图 2.1 为四种添加剂样品形态。
c）Aspha-min 颗粒 d）SEAM 颗粒续图 2.1 四种温拌添加剂样品形态2.2 原材料性能温拌添加剂的加入会影响沥青的性质，进而影响沥青混合料的路用性能。本节主要探讨温拌添加剂对沥青性能的影响，为 WMA 相对 HMA 路用性能的差异提供沥青性质变化的根据。室内试验采用 70# A 级道路石油沥青与 I-D 级 SBS 聚合物改性沥青两种沥青，Sasobit 与 EC120 两种温拌添加剂。室内试验研究温拌添加剂对沥青性能影响没有采用 Aspha-min 与 SEAM，是因为这两种添加剂使用时都是直接加入沥青混合料中，是沥青混合料添加剂。除两种净沥青，，温拌添加剂 Sasobit 与 EC120 掺量分别为 1%、2%、3%、4%、5%，共制备了 24 种沥青。掺温拌添加剂的沥青试样按照 JTG E20 规程 T0602 沥青试样准备方法‖制备，先将沥青分别加热到拌和温度，再加入沥青质量 1%、2%、3%、4%及 5%的 Sasobit、EC120，然后搅拌 30min 备
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U414
本文编号：2544267
【图文】：
混合料类型 出料温度（℃） 摊铺温度（℃） 初压温度（℃） 终压温度（℃）普通沥青混合料 160±5 ≥150 ≥140 ≥110SBS改性沥青混合料 180±5 ≥160 ≥150 ≥120SEAM混合料 140±5 ≥130 ≥120 ≥110表 2.9 SEAM 温拌添加剂基本技术指标最大粒径（mm） 硫磺含量（%） 灰分含量（%） 比重（g/cm3）≤5 ≥97 ≤3 1.9～2.0需要说明的是，Shell 公司早期开发了作为增强剂与烟雾抑制剂的 PLUS 添加剂与 SEAM 配合使用，本文的研究使用了 PLUS 添加剂。最近 Shell 公司把 PLUS添加剂与 SEAM 完全融合在一起制成产品，其商品名称为 Thiopave。为有效甄别各种温拌添加剂对沥青结合料及 WMA 路用性能的影响，本文采用了四种温拌添加剂，分别为 Sasobit、EC120、Aspha-min、SEAM，图 2.1 为四种添加剂样品形态。
c）Aspha-min 颗粒 d）SEAM 颗粒续图 2.1 四种温拌添加剂样品形态2.2 原材料性能温拌添加剂的加入会影响沥青的性质，进而影响沥青混合料的路用性能。本节主要探讨温拌添加剂对沥青性能的影响，为 WMA 相对 HMA 路用性能的差异提供沥青性质变化的根据。室内试验采用 70# A 级道路石油沥青与 I-D 级 SBS 聚合物改性沥青两种沥青，Sasobit 与 EC120 两种温拌添加剂。室内试验研究温拌添加剂对沥青性能影响没有采用 Aspha-min 与 SEAM，是因为这两种添加剂使用时都是直接加入沥青混合料中，是沥青混合料添加剂。除两种净沥青，，温拌添加剂 Sasobit 与 EC120 掺量分别为 1%、2%、3%、4%、5%，共制备了 24 种沥青。掺温拌添加剂的沥青试样按照 JTG E20 规程 T0602 沥青试样准备方法‖制备，先将沥青分别加热到拌和温度，再加入沥青质量 1%、2%、3%、4%及 5%的 Sasobit、EC120，然后搅拌 30min 备
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U414
本文编号：2544267
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