18-泡沫温拌沥青混合料superpave设计方法研究——郑斌.pptVIP

泡沫温拌沥青混合料Superpave 设计方法研究 郑炳锋 2016年03月04日 1 研究背景 国民经济社会发展第十二个五年纲要明确要求建设资源节约型、环境友好型社会 使用节能技术、材料的项目占公路建设项目的比例达到100%，干线公路温拌沥青占沥青混合料用料量的比例达到10%。 2 研究背景 温拌沥青技术介绍 施工温度比热拌降低20~30℃。 减少烟气排放 （30-90%）——提高空气质量和工作环境 减少能源/燃料消耗（约20%）——节约费用 提高路面的压实性能——容易压实、延长施工季节 减小施工中的老化/氧化——路面更耐久 提高再生料的用量 （RAP）——经济性 3 研究背景 泡沫温拌沥青混合料性能研究与环境影响评价 1、添加剂类温拌技术 化学添加剂 有机添加剂 1、表面活性剂降粘，实现温拌 2、质量检验标准不完善 3、有一部分水，对拌合楼生产、混合料性能 存在可能的不利影响 4、增加施工造价 1、有机蜡类降粘，实现温拌 2、产品种类繁多 3、质量检验标准不完善 4、增加施工造价 2、泡沫温拌沥青技术 1、机械发泡，实现温拌 2、生产方便、高效、快速 3、美国大量使用 4、国内处于起步阶段 泡沫温拌沥青混合料质量稳定、节约成本 温拌沥青技术分类 4 研究背景 泡沫温拌沥青混合料性能研究与环境影响评价 年份 沥青混合料总量（万吨） 温拌沥青混合料用量（万吨） 温拌混合料占比（%） 2009 32700 1920 5.9 2010 32700 4760 14.6 2011 36597 6870 18.8 2012 36029 8670 24.1 2013 35100 10640 30.3 2014 35200 11380 32.3 2014年美国温拌沥青混合料占其总沥青混合料用量的32.3% 2009年~2014年，美国温拌沥青混合料用量增加了4.9倍 美国温拌沥青技术应用现状 温拌沥青技术应用现状 5 研究背景 泡沫温拌沥青混合料性能研究与环境影响评价 温拌沥青技术应用现状 2014年美国机械发泡温拌技术应用占其总温拌沥青技术的比例为84.5% 2009年~2014年，美国机械发泡温拌技术应用比例远超其他温拌技术 泡沫温拌技术应用现状 类别（年） 2009 2010 2011 2012 2013 2014 化学添加剂 15% 6% 3.8% 9.6% 12.1% 15% 有机添加剂 0.3% 1% 0.3% 0.2% 0.7% 0.5% 其他 2% 1% 0.2% 2.1% 0.3% 0 机械发泡 82.7% 92% 95.7% 88.1% 86.9% 84.5% 6 研究背景 泡沫温拌沥青混合料性能研究与环境影响评价 减少烟气排放30~90%，提高空气质量，改善作业环境。 减少能源（燃料）消耗20%左右，节约了施工成本。 不需要添加剂，仅需沥青质量1~2%的水，具有较好的经济性。 路面施工和易性增强，路面更易压实，且受施工季节影响减少。 降低拌合温度，减少了沥青的瞬时老化，铺筑路面耐久性更好。 泡沫温拌沥青技术优势 7 研究背景 泡沫温拌沥青混合料性能研究与环境影响评价 （1）大多数研究成果及温拌技术指南，局限于表面活性温拌技术、有机添加剂类，缺乏泡沫温拌沥青混合料的机理研究。 （2）国内大部分温拌沥青混合料仍然沿用热拌沥青混合料的设计方法。现在温拌沥青混合料最重要的问题是缺乏适用于泡沫温拌沥青技术的通用的混合料设计方法，缺少针对性的性能验证方法。 （3）国内外研究者很少对泡沫温拌沥青混合料的裹附性能和流变性能进行研究，以及对泡沫温拌混合料的长期性能变化缺乏研究。 （4）节能环保评价不足，对泡沫温拌尚缺节能减排效益的深入细致研究。 泡沫温拌存在问题 8 改性沥青发泡机理研究 泡沫温拌沥青混合料性能研究与环境影响评价 泡沫温拌沥青工艺介绍 整个过程沥青的化学性质没有发生改变，只是物理性质的暂时改变，使沥青混合料拌和温度比热拌沥青混合料降低20～30℃。 将少量的水加入到热沥青中，热沥青与冷水表面发生能量交换，将水滴加热至100 ℃，水分蒸发，并且水蒸气包裹在沥青中。 沥青膨胀发泡，沥青体积暂时增大，粘度下降，提高混合料和易性能和可压实性能。 拌合站沥青发泡装置 沥青发泡管与拌缸连接 远程控制装置 9 改性沥青发泡机理研究 泡沫温拌沥青混合料性能研究与环境影响评价 发泡影响因素 SBS改性沥青 发泡温度 150℃、160℃、170℃、180℃ 用水量 1.5%、2.5%、3.5%、4.5% 水温 10℃、30℃、50℃、70℃ 正交试验——安排多因素试验，寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法。较全面试验减少工作量 选用正交表L16（45） 改性沥青发泡