沸石瀝青混合料溫拌機理與性能研究.pdf

1、溫拌瀝青混合料由于具有節(jié)能減排的優(yōu)勢和良好的路用性能,近年來開始得到大規(guī)模應用。沸石瀝青混合料作為溫拌技術的一種,在國外已得到應用,但在國內的研究還不深入。目前,對沸石瀝青混合料溫拌機理的認識還處于推測階段,沸石作為溫拌添加劑也缺乏相應的技術指標和標準,這在一定程度上限制了其應用。本文針對沸石瀝青混合料開展研究,采用宏觀與微觀相結合的手段,重點研究沸石的性質、沸石瀝青混合料的溫拌機理及其施工性能和路用性能。本文主要從以下方面開展工作并取

2、得一些成果:
　　首先,采用紅外光譜分析、X射線衍射及熱分析等方法,全面分析七種沸石的物理性質和含水特征,得出沸石孔結構特征及其對失水性能的影響規(guī)律,提出溫拌瀝青混合料用沸石的關鍵技術指標。開展沸石對瀝青性能影響的試驗研究,全面分析沸石品種與用量以及溫度、時間、剪變率等因素對瀝青粘度的影響,得到沸石對瀝青粘度的影響規(guī)律,提出粘度變化率和有效作用時間兩個指標來表征沸石對瀝青粘度的影響程度和影響時間。通過體視顯微鏡和 CT掃描分析氣泡

3、在瀝青表面和內部的分布狀態(tài),提出沸石在瀝青中形成氣泡的特征參數(shù)。
　　其次,建立瀝青-氣泡兩相流平板物理模型,通過數(shù)值模擬分析氣液兩相流的流動特性,研究氣泡與瀝青特征參數(shù)以及溫度、流動速度等因素對流體內部結構特征以及流動摩擦阻力的影響效果和影響程度,發(fā)現(xiàn)氣泡對瀝青流動的減阻作用及其影響規(guī)律,經拌和試驗驗證,揭示了沸石瀝青混合料溫拌的機理。采用正交試驗分析沸石、溫度等因素對瀝青-集料界面粘結強度的影響,發(fā)現(xiàn)溫度對界面強度影響最顯著,

4、沸石品種的影響并不顯著。
　　隨后,開展沸石瀝青混合料拌和、壓實特性與微觀結構研究,針對采用不同結合料的瀝青混合料,通過拌和試驗研究沸石對瀝青混合料拌和電流的降低程度,發(fā)現(xiàn)以拌和電流等效為原則,沸石瀝青混合料可以降低拌和溫度20℃,從而證明沸石瀝青混合料具有良好的和易性。采用馬歇爾擊實和旋轉壓實兩種成型方式進行混合料壓實性能分析,得出不同成型方式下沸石瀝青混合料空隙率隨溫度的變化規(guī)律。試驗分析養(yǎng)生時間對沸石瀝青混合料壓實效果的影響

5、,發(fā)現(xiàn)沸石瀝青混合料具有壓實依時性,并得到沸石對瀝青粘度有效作用時間與混合料可壓實時間的相關關系。基于混合料的可壓實時間,提出沸石中位孔徑的技術要求。采用壓實能量指數(shù)評價瀝青混合料的壓實特性,分析沸石摻量對壓實能量指數(shù)的影響規(guī)律,從而提出沸石的用量范圍為6~8％。采用 CT掃描技術,對沸石瀝青混合料的內部空隙特征進行提取與重構,發(fā)現(xiàn)在120℃以上成型的沸石瀝青混合料具有與熱拌瀝青混合料相近的空隙率和內部空隙分布;當溫度低于120℃時,混

6、合料的空隙率增大,其中大空隙比例明顯提高,因此,提出采用空隙率和平均空隙體積兩個指標來評價瀝青混合料的壓實效果。
　　最后,全面評價沸石瀝青混合料的高、低溫性能、水穩(wěn)定性以及疲勞性能,與熱拌瀝青混合料對比分析發(fā)現(xiàn),沸石瀝青混合料的高溫性能和低溫性能可以達到熱拌瀝青混合料的水平,水穩(wěn)定性偏低,在高應變條件下的疲勞性能優(yōu)于熱拌瀝青混合料。
　　本文在沸石基本性能、沸石瀝青混合料溫拌機理以及沸石瀝青混合料路用性能等方面開展試驗研究