温拌剂抗车辙路面设计施工方案

温拌剂抗车辙路面设计施工方案1.技术背景沥青混凝土产业是一项资源、能源消耗型产业，需要消耗大量的石材、沥青、重油、柴油。随着高等级道路的不断发展，沥青路面已成为主要的路面形式，每年需要生产大量的沥青混凝土。而随着国际石油价格的不断攀升，沥青、重柴油价格居高不下，给沥青混凝土产业带来了巨大的冲击。因此，世界各国投入了大量资金，研究如何充分利用资源、能源来发展沥青混凝土产业。深圳路特新材料科技有限公司主要通过两个途径：利用沥青路面再生技术，加强资源的再利用；其次是发展温拌沥青混合料（WarmMixAsphalt-WMA)，降低能源消耗和环境污染。其中沥青路面再生技术始于上世纪70年代的石油危机，后者则始于上世纪90年代，尤其是《京都议定书》签署后，温拌沥青混合料在欧洲和美国得到了深入的研究和应用。温拌沥青混合料的优势在于：（1）设备无需改造即可进行生产。温拌沥青混合料可基本上全部利用现有的热拌沥青混合料设备，以满足热拌沥青混合料的标准要求进行生产，且成品混合料性能良好，几乎完全具备和热拌沥青混合料一样的施工和易性和路用性能。（2）降低了沥青混合料生产能耗、减轻老化，改善路用性能。温拌沥青混合料的拌和温度介于热沥青混合料和冷沥青混合料之间，拌和温度一般保持在100℃-120℃，摊铺和压实路面的温度为80℃-90℃，相对于热拌沥青混合料，温度降低了30℃左右，相当于生产1吨混合料将节省2L左右的燃油，即与热拌沥青混合料相比可节约30%的能源消耗。同时研究显示，当温度高于100℃时，沥青温度每提高10℃，其老化速率将提高1倍，而温拌沥青混合料工作温度的降低，显著降低了沥青混合料的老化现象，从而可以增加路面的使用寿命。（3）减少有害气体以及粉尘的排放量，降低环境污染、改善工人工作环境质量。单位混合料成品的燃油消耗减少，本身就会显著降低拌和过程当中的有害气体和温室气体的排放；由于拌和温度的下降，沥青混合料在拌和到现场压实的整个过程中产生沥青烟雾粉尘污染均会明显减少。在摊铺过程中，基本可以实现无烟尘作业。工人劳动条件显著改善，沥青路面对工人健康损害减轻；同时，混合料拌和和沥青路面作业对道路沿线居民的生理影响也显著减少。（4）延长施工季节，增加沥青路面施工的灵活性、便利性。由于料温与环境温度的差异缩小，温拌沥青混合料的储运过程中降温速率下降，允许储存时间和运输时间均显著延长。温拌沥青混合料卸车时料车底部因低温产生粘结和混合料粘料车现象也显著减少。降温速率减缓，混合料的可压实时间显著延长，压实更有保障；同时，更易于边角和补救位置的手工操作；温拌混合料对路表和环境温度的要求相对低，路面施工季节和日施工时间延长，比热拌更适合夜间施工。（5）延长沥青混合料拌和设备使用寿命，降低设备使用成本。由于生产温度的降低，混合料生产过程中对钢铁制的生产设备的损耗也相应降低，可以延长设备使用期，降低成本；另外，温拌沥青混合料的生产备料或余料，均可灵活而有效地存储较长时间，增加了生产能力，降低了有关厂家的设备损耗；同样，沥青拌和厂家的产品使用范围也随之扩大，温拌沥青混合料一旦铺设完成，路面就可迅速投入使用，使工期提前。2.温拌沥青技术方案目前温拌沥青混合料技术主要有四种生产方式：（1）壳牌公司两组分温拌沥青混合料WAM-Foam®技术，它的结合料分两阶段加入，即先将软沥青与集料混合，然后加入发泡的硬质沥青；（2）德国Aspha-Min®温拌沥青混合料技术，它利用沸石矿物的吸水性，加入到沥青中发泡，从而降低沥青粘度，可使混合料生产拌和温度降低30℃左右；（3）美德维实伟克公司研究开发的基于乳化沥青分散技术的Evotherm温拌沥青混合料；（4）利用德国SasolWax公司生产的有机降粘剂得到温拌沥青混合料，它通过加入Sasobit，能显著降低沥青的高温粘度，从而降低混合料拌和温度。WMA技术能够降低拌和施工温度的实质在于降低了沥青混合料的工作粘度。若按沥青混合料降粘工作机理分类，上述四种WMA生产方式实际上只有两类，即含水型泡沫化温拌技术（如上述前三种：两组分WAM-Foam®技术、Aspha-Min®技术和基于乳化沥青分散技术的Evotherm技术）和有机降粘剂温拌技术（如上述第四种方式）。3.LT-W1温拌抗车辙改性技术方案的优势3.1LT-W1温拌抗车辙改性剂的性质试验项目实测值出厂标准凝固点/℃97≥90闪点/℃290-熔点/℃10098～110粘度(135℃)/cp1210～12针入度25℃/0.1mm＜11≤密度25℃/g/cm0.94-3.2LT-W1温拌抗车辙改性技术方案的优势LT-W1温拌改性剂为深圳路特新材料科技有限公司充分借鉴和吸收了国外同类产品的性能特点，经过多年的研究，自主开发出一种含水无机材料，形貌为白色粉末，其中含有的水分可以在100℃左右持续释放出来，与沥青作用使之发泡，降低沥青粘度，使沥青可以在相对较低的温度条件下与集料拌合均匀，可以使沥青混合料的拌合及施工温度下降30℃以上；经过在江西、黑龙江、湖南等地的实验路试铺试用表明，LT-W1温拌剂表现出以下优势：⑴可以显著降低沥青混合料的生产能耗，与热拌沥青技术相比可节约能源30%；可减少30%以上的CO2排放，减少30%以上的SO2排放，减少70%以上的氮氧化合物排放，减少25%以上的粉尘排放，减少50%以上的VOC排放。可为节能减排、降低环境污染、改善施工环境做出重要贡献；⑵LT-W1温拌剂温拌剂添加方便，无需额外装置，使用LT-W1温拌剂有利于减少施工过程中沥青的老化；延长沥青混合料拌合设备的使用寿命，降低设备维修成本；同时LT-W1温拌剂无毒无害，不会造成环境污染，是一种理想的温拌沥青添加剂。4.室内试验方法（混合料改性法）4.1.拌和时间：与普通沥青混合料试验相似，先加热集料预混，再把沥青和LT-W1温拌剂一起加入拌和90s，再加矿粉拌90s，沥青混合料出锅成型。（室内拌合试验）4.2试验温度：集料烘干温度稳定在145±5℃，沥青加热温度为150～160℃，拌和温度为140±5℃（车辙成型机预热温度为100±5℃。试模和小型击实锤放入100±5℃的烘箱中预热1h），试件成型温度为115±5℃。4.3掺入温拌改性剂前后沥青常规试验性能指标试验项目基质沥青3.5%温拌改性沥青针入度（25℃）/0.1mm6338针入度指数PI-0.3070.563延度（5℃）/cm8.97.1软化点/℃47.385.2当量软化点/℃5160运动粘度（135℃）/Pa·s0.520.27动力粘度（60℃）/Pa·s2181227脆点/℃-12.6-13.2当量脆点/℃-15.8-16.9闪点/℃266287溶解度(三氯乙烯)/%99.599.5离析-无离析旋转薄膜加热质量损失/%0.480.27试验RTFOT针入度比（25℃）/%7380(163℃,5h)延度（10℃）/cm8.86.9注：试验材料为埃索70#基质沥青，LT-W1沥青温拌改性剂5.掺加LT-W1温拌剂沥青混凝土配合比设计方法5.1掺加LT-W1沥青温拌剂时，不需要对沥青混凝土配合比设计进行修订。5.2级配设计：无论LT-W1沥青温拌剂掺量如何，维持级配不变。5.3最佳油石比：LT-W1沥青温拌剂低掺量（相对于混合料2‰~5‰）时，维持最佳油石比不变。6.掺加LT-W1温拌剂的沥青混凝土性能评价实验6.1LT-W1温拌剂抗车辙沥青混合料的制备方式LT-W1沥青温拌剂沥青混合料可通过两种方式制备：⑴先制备温拌沥青，再制备温拌沥青混合料；⑵再混合料拌和过程中，直接投放LT-W1沥青温拌抗车辙剂于混合料中，制备温拌沥青混合料。工程试验都表明，两种模式所得到的混合料路用性能基本没有差别。6.2掺加LT-W1温拌剂的沥青混凝土性能评价实验为评价方便起见，试验采用先制备温拌沥青，再制备温拌沥青混合料的模式。因而，以下LT-W1沥青温拌抗车辙剂的掺入量都是相对于沥青混合料而言。6.2.1掺入3.5%LT-W1不同沥青混合料的残留稳定度表6.1AC-13沥青混合料的马歇尔稳定度与残留稳定度混合料类型试件类型试件号稳定度/KN流值/mm稳定度平均值残留稳定度/%AC-1370#基质沥青混合料（浸水48个小时）110.875.039.61391.928.174.5939.804.5049.624.5870#基质沥青混合料110.104.9910.46210.654.64310.264.50410.853.2270#～LT-W1温拌沥青混合料（浸水48个小时）110.774.3210.1796.129.653.45310.744.8949.534.3070#～LT-W1温拌沥青混合料110.503.0110.59210.753.56310.634.83410.502.76表6.2AC-20沥青混合料的马歇尔稳定度与残留稳定度混合料类型试件类型试件号稳定度/KN流值/mm稳定度平均值残留稳定度/%AC-2070#基质沥青混合料（浸水48个小时）110.204.8910.0095.629.865.1239.905.30410.044.5670#基质沥青混合料111.203.6910.46210.654.7439.964.89410.013.5270#～LT-W1温拌沥青混合料110.304.6210.0694.129.504.41（浸水48个小时）310.814.5649.634.2370#～LT-W1温拌沥青混合料110.904.6510.69210.854.56310.334.3410.703.566.2.2.掺入3.5%LT-W1不同沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比表6.3AC-13沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比混合料类型试件类型试件号试件高度/mm最大荷载/N劈裂抗拉强度/MPa平均值冻融劈裂抗拉强度比/%AC-1370#基质沥青混合料（冻融）163.46.5380.6480.63986.9263.36.4860.644362.76.1930.62462.96.4430.64370#基质沥青混合料163.47.3630.730.735263.47.3160.725363.67.5950.75463.57.4830.74270#～LT-W1沥青混合料（冻融）162.97.520.7510.73192.3262.87.170.717363.27.1940.7154637.3920.73770#～LT-W1沥青混合料163.57.9240.7840.792262.87.7850.779363.28.410.836463.57.7380.766表6.4AC-20沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比混合料类型试件类型试件号试件高度/mm最大荷载/N劈裂抗拉强度/MPa平均值冻融劈裂抗拉强度比/%AC-2070#基质沥青混合料（冻融）163.76.3620.6720.66388.2263.66.6840.694362.96.3560.641463.26.5420.64670#基质沥青混合料163.57.3960.7460.752263.77.3230.735363.37.4680.756463.27.4560.76170#～LT-W1沥青混合料（冻融）164.07.2330.7220.80691263.88.8660.882363.98.1520.802464.18.2760.72170#～LT-W1沥青混合料163.08.6910.8540.891263.29.6740.953363.48.8340.869463.99.0700.8706.2.3.掺入3.5%LT-W1不同沥青混合料的车辙动稳定度表6.5不同类型沥青混合料的车辙动稳定度混合料类型试件类型试件号动稳定度（次/mm）平均值（次/mm）AC-1370#基质沥青混合料11034100529723100770#～LT-W1温拌沥青混合料1322033402341833382AC-2070#基质沥青混合料11030100328903108970#～LT-W1温拌沥青混合料