温拌剂对沥青性能的影响及其成本分析.pdf
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1、【作者简介】马斌,湖南隆回人,广西路建工程集团有限公司,工程师,研究方向:道路工程。【引用本文】马斌.温拌剂对沥青性能的影响及其成本分析 J.企业科技与发展,2023(6):54-58.0引言沥青路面易于施工,可提升路面品质,因此成为我国高等级公路的主要路面结构形式。但是,沥青混合料的生产加工过程需要耗费大量的能源用于沥青和集料加热,并且施工中产生的沥青烟会危害施工人员的身体健康1。在“碳达峰”“碳中和”成为我国产业升级的战略目标的今天,寻求沥青混合料的低碳生产成为该领域科研工作者的研究热点2。为了实现上述目标,温拌技术应运而生。温拌技术即在热拌沥青混合料中添加温拌剂,以达到降低施工温度的效果
2、。沥青温拌技术主要分为泡沫沥青法、沥青矿物法、有机添加剂法、乳化沥青3-4。各类温拌技术优势不一,对沥青混合料的性能影响也不同。马峰等5将Aspha-min、Sasobit两种温拌剂分别加入基质沥青和SBS改性沥青中,并开展沥青结合料和沥青混合料性能研究,说明这两种温拌剂有效提升了基质沥青和SBS改性沥青60 的动力黏度,并改善了沥青及沥青混合料的高温性能。温彦凯等6认为泡沫沥青的高温性能对粉胶比的敏感性较高。ZHANG等7对加入Advera、13X zeolite、LTA zeolite 3种不同温拌剂的SBS复合改性沥青开展研究,发现加入温拌剂的SBS复合改性沥青的高温性能提升、低温性能下
3、降。与此同时,温拌沥青混合料能够极大地降低沥青混合料摊铺温度,达到节约能源的目的。但是,温拌剂对沥青混合料的性能有一定的影响,并且温拌剂成本不低,这2个因素在温拌剂的采用决策中不可忽视8。本文根据 公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E202011)9,开展25 针入度、15 延度、软化点试验、布式旋转黏度试验及高、低温PG分级试验,分析不同温拌剂对沥青性能的影响。与此同时,将不同温拌剂的成本计入沥青成本中,分析Sasobit、EvotherM1、ET-3100这3种温拌剂对沥青成本的影响。前人的研究多关注温拌剂对沥青性能的影响,而较少关注温拌剂的价格体系,对于沥青路面施工参考性不强。本
4、研究的开展,将温拌剂的价格体系纳入研究,具有一定创新性,有利于为沥青路面施工选用合适温拌剂提供全面的参考。1原材料本文选择市面上常见的两种进口种温拌剂Sasobit、EvotherM1和一种国产温拌剂ET-3100开展试验研究。Sasobit的降黏原理为受热熔化后起润滑作用;EvotherM1的降黏原理为与水结合形成大量胶温拌剂对沥青性能的影响及其成本分析马斌(广西路建工程集团有限公司,广西 南宁 530001)摘要:为了对比分析新型普适高效沥青改性剂(Sasobit)、EvotherM1、ET-3100这3种温拌剂对沥青性能的影响,开展3种温拌沥青三大指标试验、高温和低温流变性能等室内试验,
5、并进行温拌剂成本对比分析。室内试验结果表明:3种温拌剂均能降低拌和温度、压实温度,并且掺量越高,对SBS改性沥青施工温度的降低程度越大。三大指标(针入度、延度和软化点)试验结果显示:Sasobit能显著提高沥青的高温性能,但会降低沥青的低温性能;EvotherM1、ET-31002两种温拌剂对SBS改性沥青三大指标无显著影响。高温流变性能试验结果显示:Sasobit对SBS改性沥青高温性能具有有利影响,但EvotherM1、ET-3100劣化了SBS改性沥青的高温性能;低温流变性能试验结果显示:ET-3100温拌剂优于EvotherM1温拌剂和Sasobit温拌剂。成本分析结果显示:ET-31
6、00国产温拌剂价格优势明显。关键词:沥青性能;温拌剂;三大指标;流变性能;成本分析中图分类号:U414文献标识码:A文章编号:1674-0688(2023)06-0054-05本期专题马斌.温拌剂对沥青性能的影响及其成本分析54团,使沥青易于同集料裹覆;ET-3100的降黏原理为产生结构性水膜,降低沥青混合料团聚效应。选用SBS改性沥青,分析温拌剂对沥青的性能影响,SBS改性沥青技术性能试验结果见表1。表1SBS改性沥青技术性能试验结果检测指标SBS改性沥青检测结果25 针入度(0.1 mm)58.2软化点()78.55 延度(cm)34.5参考厂家提供的基本信息,3 种温拌剂的掺量(占沥青质
7、量百分比)范围分别如下:Sasobit为1%3%、EvotherM1 为 0.2%0.8%、ET-3100 为 0.5%1%。因此,本文设置 Sasobit 的掺量为 1%、2%、3%,EvotherM1的掺量为0.2%、0.5%、0.8%,ET-3100的掺量为0.5%、0.8%、1%。2试验结果及分析2.1三大指标(针入度、延度和软化点)三大指标(针入度、延度和软化点)试验过程参考我国规范JTG E2020119中的要求进行,其中针入度测试温度为25,延度测试温度为5。对SBS改性沥青以及添加了不同种类温拌剂的改性沥青开展三大指标试验,试验结果见表2。表2添加温拌剂SBS沥青三大指标试验结
8、果检测指标针入度(0.1 mm)软化点()延度(cm)SBS改性沥青58.278.534.2Sasobit1%44.581.331.52%41.283.227.83%39.387.616.7EvotherM10.2%58.579.1330.5%59.079.5320.8%59.379.036ET-31000.5%60.578.035.20.8%61.777.836.81%62.476.138.4从表2中的数据可知:Sasobit对沥青的高温性能有显著的提升作用,但会损害沥青的低温性能,表现在软化点提升较大,而延度降低较多,并且掺量越高,该现象越明显。相较于SBS改性沥青,不同掺量的Sasobi
9、t对沥青的性能影响可明显看出有统计学的差异,而EvotherM1和ET-3100对沥青的三大指标影响较小,但是否有统计学上的差异,需要进一步验证。为进一步验证EvotherM1和ET-3100对沥青的三大指标有无影响,设置 EvotherM1 的掺量为0.8%,ET-3100的掺量为1%,测试0.8%Evother M1温拌沥青、1%ET-3100温拌沥青的三大指标(针入度、延度和软化点)。每种测试指标各测试10次,对结果开展显著性分析。基于SPSS数理统计软件,开展独立样本 t 检验方法验证 EvotherM1 和 ET-3100 对SBS改性沥青针入度、延度和软化点的影响。t检验设置P值时
10、,一般认为P0.05即有统计学差异,P0.01认为有显著统计学差异,P0.001认为有极其显著的统计学差异,以P0.05认为无统计学差异10。验证结果见表3。表3t检验结果温拌沥青SBS+EvotherM1温拌沥青SBS+ET-3100温拌沥青P值25 针入度0.8250.435软化点0.6850.5475 延度0.3850.468由表3可知,P值均大于0.05,可认为这2种温拌剂对沥青的三大指标没有显著影响。2.2布氏旋转黏度布式旋转黏度试验参考我国规范 JTG E202011中的要求,测试温度设置为135 和175,试验结果如图1所示。(a)Sasobit(b)EvotherM1(c)ET
11、-3100图1不同掺量温拌剂改性沥青黏度企业科技与发展,2023年,第6期,总第500期55从图1可知:不同类型的温拌剂均能降低SBS改性沥青的布式旋转黏度,与未掺温拌剂的SBS改性沥青相比,掺温拌剂沥青其温拌剂掺量越高,则布式旋转黏度越低。但是,不同的温拌剂类型,掺量不同时,掺温拌剂沥青的布式旋转黏度变化趋势略有区别,主要体现在EvotherM1的掺量为0.8%时的布式旋转黏度,在0.5%EvotherM1/SBS复合改性沥青的基础上降低较小。Sasobit和 ET-3100均随着掺量的增加,布式旋转黏度呈线性降低。产生该现象的原因与3种温拌剂的降黏原理不同有关,Sasobit受热熔化后对
12、SBS 改性沥青内部的大分子胶团起到润滑作用,掺量越高则润滑作用越明显,因此黏度随Sasobit掺量的增加呈线性下降。ET-3100的降黏原理为产生结构性水膜,降低沥青混合料团聚效应,掺量越高则沥青黏度越低。EvotherM1的降黏原理是与水结合形成大量胶团,使沥青易于同集料裹覆,但在掺量较高时,沥青结合料难以体现降黏优势,这与沥青混合料的差异有关;随着 EvotherM1掺量的增加,大量胶团反而不利于沥青结合料的黏度降低。按照我国规范JTG E202011中的规定,可根据135、175 温度条件下所得布式旋转黏度试验结果,在半对数坐标上绘制黏温曲线,确定沥青混合料拌和温度、压实温度。SBS改
13、性沥青以及不同类型的温拌剂改性沥青的布式旋转黏度所确定的拌和温度、压实温度具体见表4。表4由布式旋转黏度确定的沥青施工温度Sasobit掺量(%)拌和温度()压实温度()EvotherM1掺量(%)拌和温度()压实温度()ET-3100掺量(%)拌和温度()压实温度()0187.9174.50187.9174.50187.9174.51183.1169.70.2180.9167.70.5174161.42175.6162.90.5173.1160.80.8165.1154.53166.7155.40.8165.5154.21163.8152.8注:0%掺量为未掺温拌剂的SBS改性沥青。从表 4
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