可储存式发泡沥青与温拌混合料性能研究

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相比于热拌沥青混合料,温拌沥青混合料由于拌和温度的降低,能够显著地降低生产过程中能源、燃料的消耗,同时也显著降低了有害气体的排放。目前,机械发泡的温拌沥青主要存在稳定性较差、质量变异性难控制、不利于存储与运输等问题。基于以上分析,本课题借助一种新型的可储存式沥青发泡设备,制备可储存的、可远距离运输的、质量变异小、气泡均匀分布的发泡沥青及其混合料,通过试验确定了五种沥青的最佳发泡条件,探究了发泡前后沥青胶结料的性能,并对比分析了热拌沥青混合料与温拌沥青混合料的成型温度及路用性能。
  首先,采用非接触式激光测距装置系统地研究基质沥青、SBS改性沥青和橡胶沥青的发泡特性,确定三种沥青的最佳发泡条件(发泡温度、用水量、压强、搅拌时间),分析并拟合三种发泡沥青的膨胀率随时间的变化曲线,探索发泡沥青的衰减规律。然后,探索一种通过粘度直接确定沥青最佳发泡温度的方法,并基于该方法确定了另外两种改性沥青(抗车辙改性沥青、高粘改性沥青)的最佳发泡条件。结果表明,SBS I-C改性沥青的发泡能力最强,加德士#70基质沥青、70S0橡胶改性沥青、Honeywell抗车辙改性沥青的发泡能力较强,M103 抗车辙改性沥青和橡胶复配高粘改性沥青的发泡能力较差;五种沥青的最佳发泡条件为:(1)加德士#70基质沥青:2.0%用水量、120℃、0.55MPa。(2)SBS I-C改性沥青:2.0%用水量、130℃、0.55MPa。(3)70S0橡胶改性沥青:2.0%用水量、150℃、0.70MPa。(4)抗车辙改性沥青(掺加5%Honeywell):145℃、2.0%用水量、0.55MPa。抗车辙改性沥青(掺加6%M103):130℃、2.0%用水量、0.70MPa。(5)橡胶复配高粘改性沥青:175℃、3.0%用水量、0.95MPa。五种沥青的搅拌时间均需大于90分钟。基质、SBS、橡胶泡沫沥青中泡沫的衰减规律符合DoseResp函数。
  其次,对比五种沥青发泡前后的性能,包括三大指标、流变特性、微观形貌和化学组成,以决定其是否适宜发泡。结果表明,加德士#70 基质沥青、SBS I-C 改性沥青、70S0橡胶沥青、Honeywell抗车辙改性沥青适宜发泡,发泡前后性能相当;M103抗车辙改性沥青、橡胶复配高粘改性沥青不适宜发泡,前者发泡后性能大幅度降低,后者粘度过大,容易损坏可储存发泡设备中的泵。
  最后,对适宜发泡的四种沥青的泡沫温拌混合料进行配合比设计,通过马歇尔试件的体积参数确定温拌混合料的成型温度,并对比分析热拌与温拌沥青混合料的路用性能。结果表明,泡沫温拌混合料的成型温度较热拌混合料的低:25℃(加德士#70基质沥青混合料),20℃(SBS I-C 改性沥青混合料),17℃(70S0 橡胶沥青混合料),20℃(Honeywell 抗车辙改性沥青混合料);同时,研究发现泡沫温拌混合料的路用性能与热拌混合料的相当。
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