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直投改性添加劑瀝青混凝土技術應用研究
2023年07月17日    閱讀量:21251    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿

摘 要:

直投改性添加劑生產瀝青混合料的方法中,瀝青混合料的配合比及拌和、生產工藝都有別于普通的改性瀝青混合料。針對其較為獨特的材料組成、配合比設計程序及拌和施工環節,詳細介紹了采用直投改性添加劑的方法生產改性瀝青混合料的施工工藝、質量控制措施等,以保證路面工程質量。


關鍵詞: 高模量瀝青;添加劑;混合料;路用性能


0 引言


采用直接投送改性瀝青添加劑到混合料拌和缸生產改性瀝青混合料的方法,是對傳統改性瀝青混合料生產方法的革新瀝青網sinoasphalt.com。其特點是省略了將普通瀝青加工生產成改性瀝青的步驟,節省了生產成本和時間,并且規避了一次瀝青老化的風險。本世紀初法國開始研究并應用直投法改性瀝青添加劑,然后在北非、西非、中亞等地區推廣。


首先是應用于大修重鋪的瀝青路面面層,后來逐步應用于新建公路路面中面層和表面層。2015年摩洛哥某一級公路瀝青路面大修重鋪項目中,50km雙向4車道路面面層全部采用直投改性瀝青添加劑生產改性瀝青混合料。該項目按現行歐洲規范設計,原路面結構層設計為12cm的GB0/20基層+6cm的BBSG 0/10磨耗層。路面大修重鋪設計為銑刨6cm的BBSG 0/10磨耗層,重新鋪筑6cm的高模量BBME 0/10磨耗層,BBME 0/10的設計力學性能等級為Class1。


直投改性瀝青添加劑生產改性瀝青混合料在材料組成和技術要求等方面與普通熱拌改性瀝青混合料有區別,因此在配合比設計程序及瀝青混合料拌和、施工工藝方面與普通的改性瀝青混合料也有所不同。以下介紹重新鋪筑的高模量BBME 0/10磨耗層的配合比設計、施工質量控制措施以及應用效果。


1 直投改性添加劑生產改性瀝青混合料的原材料選擇


1.1 粗集料、細集料、填料


集料和填料的各項技術指標應符合歐洲的相關規范和標準。


1.2 瀝青結合料


瀝青作為瀝青混凝土的膠結材料,是決定瀝青混合料質量和模量的主要因素。BBME高模量瀝青結合料必須具有高黏度,與集料有很好的黏附性,以保證瀝青混凝土有足夠高的彈性模量以及高溫穩定性和低溫韌性。由于是采用直投改性添加劑的方式生產改性瀝青混合料,并實現瀝青結合料的高黏度,因此選擇瀝青時,除了要注意瀝青自身品質以外,還需要保證瀝青和添加劑之間有較好的配伍性。另外,還要注意瀝青與當地環境、氣溫的適應性。歐洲規范中各類硬質瀝青分類技術標準如表1所示。

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本項目采用力學性能為Class1的BBME 0/10瀝青混合料。根據經驗,采用了35/50號瀝青加PR FLEX20改性瀝青添加劑作為結合料來實現瀝青混合料的改性效果,并達到提高瀝青混凝土模量的目的。


1.3 改性瀝青添加劑


為了達到設計的高模量標準,在使用的瀝青針入度為35/50的情況下,使用PR FLEX20改性瀝青添加劑來提高瀝青混凝土的模量,并以此實現瀝青混合料的改性,提高其高溫穩定性和低溫抗裂性。改性瀝青添加劑的融化溫度必須低于瀝青混合料的拌和溫度。PR FLEX20改性瀝青添加劑的融化溫度為150℃,能確保在瀝青混合料拌和過程中與瀝青充分融為一體。


2 瀝青混凝土配合比設計


2.1 BBME1 0/10瀝青混合料技術標準及配合比設計試驗要求


表2是歐洲規范關于BBME瀝青混合料的全部力學性能指標要求。其中,抗水損害試驗是必須做的;如果該瀝青混合料用于面層或聯結層,則設計結構計算中只需用到車轍和模量指標;如果該瀝青混合料用于基層,則還需用到疲勞性能指標。

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在本項目的路面結構設計中,BBME瀝青混凝土用于磨耗層,主要起到承受車輪荷載和擴散應力的作用,需要做車轍試驗和模量試驗。


2.2 級配優化及瀝青、添加劑用量的確定


根據歐洲規范,在一定的經驗級配范圍內選擇2個以上級配曲線,根據級配分布確定各個級配方案的最低瀝青用量。最低瀝青用量采用如下方法確定。

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式(1)~式(3)中:pr為全部集料的表觀密度(NF P98-559);G為合成級配中粒徑在6.3mm以上的集料所占比例;S為合成級配中0.315~6.3mm粒徑的集料所占比例;s為合成級配中0.08~0.315mm粒徑的集料所占比例;f為合成級配中0.08mm以下粒徑的集料所占比例;K為瀝青豐度系數。


豐度系數K決定了瀝青混合料的最小瀝青用量,其實質是保證混合料的最小瀝青膜厚度,對于不同粒徑范圍的BBME混合料,K值必須符合表3的規定。

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確定級配后,在原有的瀝青用量基礎上選2個以上的瀝青用量再進行混合料的旋轉壓實成型。根據經驗選用既能夠保證規范和設計要求的技術指標,又具有一定經濟性的瀝青混合料配合比。最終選定瀝青用量為5.5%,PR FLEX20改性瀝青添加劑用量為0.4%。


2.3 常溫抗水損害試驗


在18℃條件下,采用浸水圓柱體試件和空氣中圓柱體試件分別進行壓碎試驗?;旌狭系目顾畵p害性能為浸水后強度r和無浸水強度R的比值。試驗結果為0.92,滿足表2中的技術標準,然后進行下一階段的試驗。這個試驗測試的是試件的常溫抗水損害能力,而路面的實際水損害情況多數是低溫凍脹損害和高溫水損害,因此應對該試驗方法做改進。


2.4 車轍試驗


BBME1 0/10混合料的車轍成型厚度為10cm,試驗條件為60℃,有側限?;旌狭系母邷乜棺冃涡阅鼙仨殱M足表2中的要求。車轍試驗指標是能直觀反映瀝青路面力學性能的指標,非常重要。


2.5 模量試驗


在歐洲規范中,復合模量試驗方法有兩種:一種是兩點彎曲法;另一種是直接拉伸法。本項目采用兩點彎曲法進行復合模量試驗,試驗條件為15℃、10Hz。測得的模量為10033MPa,大于9000MPa,滿足規范要求。


2.6 最終試驗結果


以其中一組配合比為例(如表5所示),最終的性能指標試驗結果見表6。其中,Naftal35/50瀝青油石比為5.5%,PR FLEX20改性瀝青添加劑用量為 0.4%。


 3  直投改性添加劑瀝青混凝土路面施工工藝及應用效果


3.1 直投改性添加劑瀝青混合料的拌制


拌和過程中,必須嚴格控制各種原材料的添加比例,以及瀝青和集料的加熱溫度。直投改性添加劑是在加入瀝青的同時,將改性瀝青添加劑直接投入拌和缸,添加劑的投入方式可以是人工投送,也可以是機械自動投送。如果工程量較大,則采用機械自動投送的方式更合適。由于PR FLEX20添加劑的融化溫度低于集料和瀝青的加熱溫度,因此無需因改性瀝青添加劑的原因而提高拌和溫度,也無需增加干拌時間。

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3.2 瀝青混合料的運輸、攤鋪、碾壓


運輸、攤鋪、碾壓施工工藝與其他瀝青混凝土路面相同。


3.3 直投改性添加劑瀝青混合料的應用效果


采用直投改性瀝青添加劑生產改性瀝青混合料,省略了將普通瀝青加工生產成改性瀝青的工藝步驟,節省了生產成本和時間,并且規避了一次瀝青老化的風險。下面通過試驗驗證其應用效果。


根據規范要求,從攤鋪現場選取瀝青混合料樣品,在試驗室進行分離試驗,提取回收瀝青樣品,再進行瀝青各項指標試驗,其與原基質瀝青的技術指標對比如表7所示。

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從表7可以看出,從瀝青混合料中回收的瀝青其技術指標相對于普通瀝青有一些提升,尤其是具有一定的彈性恢復能力,這表明直投改性添加劑的方法能達到對瀝青改性的效果。


4 結語

從已建成通車兩年的情況來看,該路面平整度保持良好,沒有出現任何早期損害,各項驗收指標均滿足設計及歐洲規范要求。我國西部和西北部的一些省份在進行瀝青混凝土路面施工時,如采用改性瀝青技術,很難直接采購到合適運距的改性瀝青,往往采用在瀝青拌和樓現場改性的方式生產改性瀝青,增加了瀝青老化的風險,同時因為現場條件有限,生產過程還具有不可控的風險。采用直投改性添加劑的方式,可以較好地解決這一難題。


參考文獻:

[1] 何新原,嚴建和. 高模量瀝青混凝土技術應用[J]. 交通世界,2009(7):186-189.

[2] 李正全,郝彤途,何新原. 高模量瀝青混凝土力學性能研究[J]. 交通標準化,2011(20):47-51.

[3] 法國規范協會. 瀝青和瀝青黏合劑:NF EN 12591-1999[S]. 巴黎:法國規范協會,1999.

[4] 歐洲標準化委員會 . 瀝青混合料的試驗方法:EN12697[S]. 巴黎:法國規范協會,1999.


標簽:綜合論文,技術中心,改性瀝青
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