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熱拌熱鋪減排瀝青混合料應用技術研究
2023年07月20日    閱讀量:32663    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿

摘 要:

為了解決瀝青混合料鋪設過程中污染嚴重、有毒有害氣體排放量過大等問題,通過系統調查現有減排技術,明確現有減排技術主要類型,分析了不同減排技術的優缺點,提出了基于不同改性劑類型的熱拌熱鋪瀝青混合料技術,并通過對比試驗分別測試了不同條件下熱拌熱鋪瀝青混合料減排和路用性能。結果表明:文章研發的熱拌熱鋪改性瀝青混合料減排技術具有較為明顯的減排功效,對混合料路用性能具有積極的影響,且不同改性劑類型、不同摻量的瀝青混合料減排功效不同,對瀝青混合料動穩定度、高低溫性能的影響也不盡相同。


關鍵詞: 道路工程;瀝青混合料;減排;路用性能


1 引言

為指導和引領我國公路健康高質量發展,交通運輸部頒布了《關于實施綠色公路建設的指導意見》,明確了綠色公路建設思路,并配套制定了《推進交通運輸生態文明建設實施方案》《關于全面深入推進綠色交通發展的意見》等指導性文件,對公路建設環境保護、資源節約、節能降碳、品質提升、文化融合等方面提出了更高的要求瀝青網sinoasphalt.com?!秲让晒抛灾螀^“十三五”公路、水路交通運輸發展規劃》明確提出要大力推進綠色交通發展,著力構建綠色低碳交通運輸體系,推動綠色低碳公路建設,推廣節能減排新技術、新工藝、新材料在交通基礎設施建設中的應用。新形勢新要求下,高負荷資源環境的公路建設模式已經不能滿足現階段公路建設要求,傳統瀝青混合料在施工過程中排放出大量有毒有害氣體,與綠色公路、可持續發展理念相矛盾,制約了綠色公路的發展建設[1,2]。


為有效降低瀝青混合料在施工過程中有害氣體的排放,國內外開展了溫拌攤鋪、冷拌攤鋪等一系列減排技術研究,但現有減排技術自主知識產權較少,使用成本高,且具有一定的區域局限性?;诖?,本文針對傳統瀝青路面施工污染較為嚴重的問題,在保證工程施工質量的基礎上,開展了熱拌熱鋪減排瀝青混合料應用技術研究,系統研究熱拌熱鋪減排改性瀝青及混凝土減排功效和路用性能,實現性能、功能、應用一體優化,為具有熱拌熱鋪減排功效的改性瀝青材料在國內瀝青路面中的推廣應用提供技術支持。


2  瀝青混合料減排技術調查

現階段,路用瀝青混合料減排技術主要包括冷拌冷鋪混合料減排技術、溫拌改性瀝青混合料技術和熱拌熱鋪改性瀝青混合料技術三種方式,前兩種方式主要通過降低施工溫度減少污染物排放,第三種方式主要是通過添加改性劑,從而實現抑制污染氣體排放的功效,不同處理方式優缺點如下:


①冷拌冷鋪減排技術

該技術克服了傳統熱拌瀝青混合料施工溫度高、不易保存等缺點,混合料生產簡單方便且容易保存,施工相對簡單且不浪費材料,適用于路面快速修補,修補質量較好,不易產生松散、龜裂等不良現象,有效降低了施工溫度且不受環境影響,減少了對自然環境的污染。但目前尚無相應規范,試驗測試方法不明確,抗水損害性能和防滲水能力有待提高[1-3]。


②溫拌瀝青混合料減排技術

該技術可有效降低施工溫度,在相對較低的溫度下拌和、壓實瀝青混合料,相比傳統施工技術可節約20%~30%的能耗,且可大幅度降低 NOx、SO2、CO、CO2等有害氣體及粉塵顆粒的排放量,較低的施工溫度在有效緩解瀝青膠結料老化的同時,可延長混合料生產設備使用壽命,降低施工成本。但我國溫拌瀝青混合料技術尚處于起步階段,還需進一步完善,且利用溫拌瀝青混合料技術進行施工時,集料難以徹底干燥,易造成水損壞,降低路面長期使用性能[4-7]。


③熱拌熱鋪瀝青混合料減排技術

該技術可實現在不降低施工溫度的同時,減少施工過程中有害氣體的排放量[8,9],同時可有效保障施工質量。但現階段對熱拌瀝青混合料的研究較少,且減排效果不明顯。


3 熱拌熱鋪減排改性瀝青混合料制備與減排功效測試

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3.1.3 改性劑

試驗所用改性劑為復合改性劑,由原材料 T和材料G按比例混合制備而成,主要以 T材料為主。將 G/T復合材料中 G的用量定為 T質量的 0.5%、1.0%和 1.5%,簡寫為 G0.5/T100、G1.0/T100和G1.5/T100,其中下角標表示質量百分數。原材料 T屬于硼硅酸鹽礦物類,外觀形態為黑色粉末,原材料G通過物理法制得,也是黑色粉末,原材料T和材料G宏觀、微觀形貌及粒/片徑分布如圖1、圖2所示。


3.2 級配設計

試驗采用在 AC-13 型基礎上改進的混合料級配GAC-13,AC-13 型級配要求范圍及 GAC-13 設計級配曲線如圖 3所示。

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3.3 瀝青最佳用量

瀝青用量對瀝青混合料的使用性能有重要影響,通過對基質瀝青、SBS改性瀝青及不同摻量的熱拌減排改性瀝青混合料進行馬歇爾試驗,最終確定各混合料的最佳瀝青用量。不同類型、不同改性劑摻量的改性瀝青混合料最佳瀝青用量見表 7。

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分析表 7可知,基質瀝青混合料與改性瀝青混合料相比最佳油石比相對較小,不同類型和不同摻量改性劑條件下的減排改性瀝青混合料實際瀝青用量與 SBS改性瀝青混合料的瀝青用量相差不大。


3.4 熱拌熱鋪減排瀝青混合料減排功效測試

為分析不同改性瀝青混合料減排功效,制備了 T改性劑和復合改性劑 G0.5/T100、G1.0/T100、G1.5/T100,并測試了減排瀝青混合料的減排功效。


3.4.1 瀝青煙減排效果測試

為進一步分析不同改性瀝青混合料對瀝青煙的抑制效果,在不同溫度下測試了基質瀝青、T改性劑和復合改性劑 G0.5/T100、G1.0/T100、G1.5/T100等不同類型和 10%、20%、30%等不同改性劑摻量條件下的瀝青混合料瀝青煙排放量和減排率,減排功效測試結果如圖 4所示。

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由測試結果可知,瀝青煙排放量隨溫度升高而增大,相同溫度下,G/T改性瀝青的瀝青煙排放量明顯低于 T改性瀝青和基質瀝青,且隨改性劑摻量的增加對瀝青煙的抑制效果越顯著,相同摻量下瀝青煙排放量均隨溫度升高而增大,但是摻量越大排放量隨溫度升高而增加的幅度逐漸變小。


3.4.2 NOx和 COx減排效果分析

為進一步分析不同改性劑類型及摻量條件下瀝青混合料拌和過程中 NOx和 COx減排性能的影響規律,測試了不同改性劑類型、摻量條件下混合料拌和過程中NOx和 COx減排性能,測試結果如圖 5所示。

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由測試結果可知,T改性劑和 G/T復合改性劑對瀝青混合料拌和過程中產生的 NOx、COx等污染物均具有較好的減排效果,且減排率均隨摻量的增加而增加,增加幅度逐漸減小。


4 熱拌熱鋪減排改性瀝青混合料路用性能測試


4.1 高溫性能測試

高溫穩定性是瀝青混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力,為進一步評價不同類型改性瀝青混合料高溫穩定性,根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20—2011),對不同類型改性瀝青混合料進行車轍試驗,試驗結果如圖 6所示。

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由測試結果可知,上述瀝青混合料的動穩定度均滿足相應規范中的技術要求,17% T-基質瀝青混合料的動穩定度為 2324 次/mm,與基質瀝青混合料相比提高了 60.8%,摻量為 14%的 T-SBS和 G/T-SBS復合改性瀝青混合料的動穩定度分別提高了 27.0%和 28.1%,摻量為 17%改性劑的兩種改性瀝青混合料的動穩定度分別提高了 8.4%和 9.5%,摻量為 20%改性劑的 SBS 復合改性瀝青混合料的動穩定度分別提高了 45.2%和53.3%,表明改性劑的摻加對瀝青混合料的動穩定度影響較大,顯著改善了基質瀝青混合料的高溫穩定性。


4.2 低溫性能測試

為研究不同改性劑類型及摻量對改性瀝青混合料低溫性能的影響規律,根據《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)試驗規程,對不同類型改性瀝青混合料進行低溫小梁試驗,試驗結果如圖 7所示。

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由測試結果可知,不同類型改性劑對瀝青混合料低溫性能的影響差異較大,在摻量為 14%~17%之間,G/T-SBS復合改性瀝青混合料的抗彎拉強度和劈裂強度要大于 T-SBS復合改性瀝青混合料,當摻量達到 20%后 T-SBS 復合改性瀝青混合料的抗彎拉強度遠大于G/T-SBS 復合改性瀝青混合料。但不同摻量的兩種改性瀝青的彎拉強度均大于 SBS改性瀝青混合料。


5 結語

①現有路用瀝青混合料減排技術主要包括冷拌冷鋪混合料減排技術、溫拌改性瀝青混合料技術和熱拌熱鋪改性瀝青混合料技術三種方式,前兩種技術應用較廣,但路面長期使用性能需進一步優化,熱拌熱鋪改性瀝青混合料技術可有效保障路用性能,但現階段對熱拌熱鋪瀝青混合料減排技術的研究較少,且已有研究的減排效果不明顯。


②測試了不同改性劑瀝青混合料減排功效,明確了不同改性劑、不同摻量條件下的減排效果和變化規律,結果顯示課題組研發的改性瀝青混合料對瀝青煙、NOx、COx 等污染物均具有較好的減排效果,且減排效果隨著改性劑摻量增加而提升。


③測試了熱拌熱鋪減排改性瀝青混合料高低溫性能,結果表明改性劑的摻加對瀝青混合料的動穩定度影響較大,改善了基質瀝青混合料的高溫穩定性;不同類型改性劑對瀝青混合料低溫性能的影響差異較大,當摻量為 14%~17%之間時,G/T-SBS 復合改性瀝青混合料較為突出,當摻量達到 20%后,T-SBS復合改性瀝青混合料性能較為突出。


參考文獻:

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標簽:今日頭條,技術中心,瀝青混凝土
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