- 低碳减排热拌沥青混合料研究
- 李振霞
- 1943字
- 2021-04-30 19:59:30
2.1 温拌技术初步优选
2.1.1 国外研究成果分析
1.NCAT研究报告
目前对温拌技术展示最为系统的室内研究为美国国家沥青技术中心（NCAT）针对Evotherm、Sasobit以及Aspha-min开展的综合性应用研究。
采用花岗岩及石灰岩两种石料，沥青选用PG64-22，温拌剂Evotherm、Asphamin和Sasobit，级配及油石比见表2.1。对温拌沥青混合料分别在149℃、129℃、119℃和88℃下成型试件评价温拌剂对路用性能的影响。
表2.1 矿料级配及油石比
注 基准级配即没有任何添加剂的普通热拌沥青混合料的集料（花岗岩和石灰岩）级配。
用旋转压实法成型试件来确定温拌沥青混合料最佳沥青用量，试验结果表明：3种温拌剂都能够降低最佳沥青用量，其中Evotherm与Sasobit减少0.1%～0.5%，Asphamin减少0.1%～0.4%。3种温拌剂降低沥青用量也反映出温拌剂能够改善压实性能。为了减少差异性，以下试验仍采用表2.1确定的最佳沥青用量。
2.试验结果分析
（1）压实性能。确定最佳沥青用量与体积特性后，采用旋转压实法成型试件来研究不同添加剂在不同压实温度下对混合料路用性能的影响。压实前，混合料应在相应的压实温度下老化2h，压实温度一般比拌和温度低14℃左右。
从图2.1及图2.2的压实结果可以看出，与普通热拌沥青混合料相比，3种温拌添加剂都可以降低空隙率，空隙率降低幅度分别为：Evotherm约1.5%、Sasobit约0.9%、Aspha-min约0.8%。
图2.1 花岗岩压实结果
图2.2 石灰岩压实结果
（2）高温性能。把不同压实温度下成型好的试件放入64℃的烘箱中保温至少6h，然后在64℃下用沥青路面分析仪（APA）测量车辙深度，结果如图2.3及图2.4所示。对车辙试验结果的分析表明，在压实温度范围内，各种添加剂都降低了车辙（添加Asphamin的混合料在129℃的压实温度时车辙较大，这可能是由于试验数据的差异性引起的）。其中Sasobit降低车辙深度最大，Evotherm次之，Aspha-min最小。
图2.3 花岗岩的APA试验结果
图2.4 石灰岩的APA试验结果
（3）水稳性。劈裂强度比TSR结果显示，Sasobit和Aspha-min两种混合料的抗水损坏能力较低，即使在同时添加了抗剥落剂的情况下，Sasobit和Aspha-min两种混合料仍然出现了水损坏拐点。添加3种温拌剂的花岗岩混合料的浸水汉堡车辙结果显示，只有掺Evotherm混合料的浸水汉堡车辙没有出现水损坏拐点。
从NCAT应用报告中可以看出：在压实性能方面Evotherm最优，Sasobit次之，Aspha-min最小；抗车辙性能方面Sasobit最优，Evotherm次之，Aspha-min最差；水稳性方面Sasobit和Aspha-min抗水损坏能力低于Evotherm。
3.国外其他研究成果分析
由于试件随着温度降低而变硬，抗拉强度随之升高。在温度为0℃和-20℃时，Evotherm温拌沥青混合料和HMA抗拉强度相同。试验数据表明在温度为0℃和-20℃时，Evotherm温拌沥青混合料和HMA蠕变柔量曲线非常相近。
在试验路铺筑完毕、3个月后、1年后以及20个月后分别测试3种温拌沥青混合料的间接抗拉强度，20个月内HMA间接抗拉强度保持稳定不变。1年后，Evotherm温拌沥青混合料与HMA有相同的间接抗拉强度，Aspha-min和Sasobit混合料的间接抗拉强度模量随着时间的推移而降低，然后又因为应力的变化而上升。基于上述结果，Evotherm是最优的温拌沥青混合料，Aspha-min的技术效果要劣于Sasobit。
2.1.2 国内研究成果分析
目前，国内对3种主流温拌技术系统的分析比较方面的研究较少，交通运输部科学研究院公路科学研究院秦永春副研究员在第三届路面养护技术论坛中介绍了现阶段我国对于Sasobit及Aspha-min两种温拌剂研究进展。主要结论为：Aspha-min可降低沥青混合料拌和及压实温度，但是混合料路用性能基本保持不变；Sasobit可很好地降低沥青混合料的拌和及压实温度，显著提高沥青混合料马歇尔稳定度和车辙动稳定度，其余指标基本保持不变。
河南省交通规划勘察设计院李德超综合分析评价了Sasobit和Aspha-min对沥青混合料性能的影响。采用不同性能等级的沥青胶结料（PG64-22、PG70-28）与两种温拌剂拌和并进行以下研究。
（1）利用布氏旋转黏度计（RV）对两种掺加添加剂的结合料（在135℃、150℃和180℃）进行黏度变化评价，确定温拌沥青混合料的温度降低幅度。
（2）应用剪切流变仪（DSR）对老化前后的两种掺加温拌剂的结合料进行车辙因子评价。
（3）利用沥青路面分析仪（APA）测量沥青混合料车辙深度，评价抗车辙能力。其主要结论如下。
1）布氏旋转黏度测试结果表明，对于两种原样沥青，掺加Sasobit比掺加Asphamin降温幅度更大。
2）对于两种原样沥青，Sasobit均可以增加其高温等级，Aspha-min虽然也能够提高高温等级，但提高幅度较Sasobit小；尤其对于PG70-28沥青，Sasobit可将其高温等级最高提高至PG80，而Aspha-min只能提高至GPG77。
3）Sasobit对于PG64-22沥青混合料车辙降低明显，对于PG70-28，掺加Sasobit后车辙深度由6.85mm降低至2.41mm，而Aspha-min降低至3.59mm。
2.1.3 温拌技术初选
国内外成果研究结论中3种温拌剂对沥青性能、混合料性能、降温幅度的影响见表2.2。
表2.2 国内外温拌技术成果研究结论汇总
注 1.-代表无此项研究；↓代表与HMA相比性能下降；↑代表与HMA相比性能提高；○代表与HMA相比性能相近。
2.E、S、A分别代表Evotherm、Sasobit和Aspha-min。
由表2.2可知，对于3种温拌技术无论在降温幅度还是路用性能方面，Aspha-min是最差的，但对于Sasobit和Evotherm，对不同种类沥青和混合料还存在不一致的结论。因此本书决定舍弃Aspha-min技术，在下一节当中将进行Sasobit和Evotherm温拌技术之间的优选。