沸石瀝青混合料溫拌機(jī)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(shì)和良好的路用性能,近年來(lái)開(kāi)始得到大規(guī)模應(yīng)用。沸石瀝青混合料作為溫拌技術(shù)的一種,在國(guó)外已得到應(yīng)用,但在國(guó)內(nèi)的研究還不深入。目前,對(duì)沸石瀝青混合料溫拌機(jī)理的認(rèn)識(shí)還處于推測(cè)階段,沸石作為溫拌添加劑也缺乏相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn),這在一定程度上限制了其應(yīng)用。本文針對(duì)沸石瀝青混合料開(kāi)展研究,采用宏觀與微觀相結(jié)合的手段,重點(diǎn)研究沸石的性質(zhì)、沸石瀝青混合料的溫拌機(jī)理及其施工性能和路用性能。本文主要從以下方面開(kāi)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(zhì)和含水特征,得出沸石孔結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)失水性能的影響規(guī)律,提出溫拌瀝青混合料用沸石的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。開(kāi)展沸石對(duì)瀝青性能影響的試驗(yàn)研究,全面分析沸石品種與用量以及溫度、時(shí)間、剪變率等因素對(duì)瀝青粘度的影響,得到沸石對(duì)瀝青粘度的影響規(guī)律,提出粘度變化率和有效作用時(shí)間兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表征沸石對(duì)瀝青粘度的影響程度和影響時(shí)間。通過(guò)體視顯微鏡和 CT掃描分析氣泡

3、在瀝青表面和內(nèi)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(guò)數(shù)值模擬分析氣液兩相流的流動(dòng)特性,研究氣泡與瀝青特征參數(shù)以及溫度、流動(dòng)速度等因素對(duì)流體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征以及流動(dòng)摩擦阻力的影響效果和影響程度,發(fā)現(xiàn)氣泡對(duì)瀝青流動(dòng)的減阻作用及其影響規(guī)律,經(jīng)拌和試驗(yàn)驗(yàn)證,揭示了沸石瀝青混合料溫拌的機(jī)理。采用正交試驗(yàn)分析沸石、溫度等因素對(duì)瀝青-集料界面粘結(jié)強(qiáng)度的影響,發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)界面強(qiáng)度影響最顯著,

4、沸石品種的影響并不顯著。
　　隨后,開(kāi)展沸石瀝青混合料拌和、壓實(shí)特性與微觀結(jié)構(gòu)研究,針對(duì)采用不同結(jié)合料的瀝青混合料,通過(guò)拌和試驗(yàn)研究沸石對(duì)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(shí)和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)兩種成型方式進(jìn)行混合料壓實(shí)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(yàn)分析養(yǎng)生時(shí)間對(duì)沸石瀝青混合料壓實(shí)效果的影響

5、,發(fā)現(xiàn)沸石瀝青混合料具有壓實(shí)依時(shí)性,并得到沸石對(duì)瀝青粘度有效作用時(shí)間與混合料可壓實(shí)時(shí)間的相關(guān)關(guān)系?；诨旌狭系目蓧簩?shí)時(shí)間,提出沸石中位孔徑的技術(shù)要求。采用壓實(shí)能量指數(shù)評(píng)價(jià)瀝青混合料的壓實(shí)特性,分析沸石摻量對(duì)壓實(shí)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(shù),對(duì)沸石瀝青混合料的內(nèi)部空隙特征進(jìn)行提取與重構(gòu),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(nèi)部空隙分布;當(dāng)溫度低于120℃時(shí),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(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的壓實(shí)效果。
　　最后,全面評(píng)價(jià)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(duì)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(dá)到熱拌瀝青混合料的水平,水穩(wěn)定性偏低,在高應(yīng)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(jī)理以及沸石瀝青混合料路用性能等方面開(kāi)展試驗(yàn)研究