優(yōu)選一種4A類沸石粉為研究對(duì)象,對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)、熱學(xué)特性、溫拌改性機(jī)理進(jìn)行研究與分析,對(duì)其溫拌改性效果和瀝青混合料的路用性能進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明,沸石粉礦物能夠有效降低擊實(shí)溫度約15℃,混合料的各項(xiàng)路用性能良好,可以作為溫拌改性材料使用。制定合理、高效的施工組織方案和不同地表溫度區(qū)間的溫度控制方案,在某省路面鋪裝施工中得到成功應(yīng)用,解決了冬季低溫施工的技術(shù)難題。
優(yōu)選一種由沸石合成的4A類沸石粉,其顆粒組成盡量控制在0.075mm以下且含有一定的結(jié)晶水,其相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)見表1。表中規(guī)范要求系參照JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中填料提出。與規(guī)范中對(duì)礦粉的相關(guān)要求對(duì)比,沸石粉除表觀密度略低外,其物理狀態(tài)、顆粒組成均與礦粉相似,pH值呈堿性,利于石料與瀝青的黏附。
從分子組成方面,沸石粉內(nèi)的結(jié)晶水在70~140℃時(shí)析出,與溫拌瀝青混合料所要求的溫度范圍正相吻合,拌和過程中投入沸石類材料,水分子開始逐步釋放,在混合料內(nèi)部形成微噴水狀態(tài),大量泡沫的產(chǎn)生使瀝青膨脹并促進(jìn)混合料的流動(dòng)性,從而達(dá)到降低攤鋪、碾壓溫度的目的。同時(shí),在低于70℃的狀態(tài)下,沸石粉的分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可以避免路面正常使用過程中殘留水分子對(duì)路面結(jié)構(gòu)的損害。另外,要控制材料的顆粒組成,顆粒粒徑應(yīng)盡可能控制在0.075mm以下,微細(xì)顆粒有助于水分子釋放,也避免粗大顆粒對(duì)瀝青混合料礦料級(jí)配組成的影響。
沸石粉的加入對(duì)不同溫度區(qū)間的瀝青黏度值產(chǎn)生的影響存在差異。在相對(duì)低溫區(qū)(110℃以下),瀝青黏度受溫度和摻入物共同控制,沸石粉摻入后,雖然存在一定水分釋放,但是固體粉末的增稠作用抑制了基質(zhì)瀝青的流動(dòng)性,導(dǎo)致黏度增大;隨著溫度升高,瀝青自身流動(dòng)性增大和沸石粉的水分釋放成為主導(dǎo)因素,黏度大幅降低;當(dāng)溫度繼續(xù)升高,瀝青基本成為液態(tài),水分釋放對(duì)黏度的影響變得極為微弱,而固體粉末的增稠作用再次顯現(xiàn),黏度又隨之增大,但此時(shí)瀝青自身流動(dòng)性已占主導(dǎo)作用,沸石粉對(duì)黏度的影響相當(dāng)有限。
在110~145℃范圍,瀝青黏度隨著沸石類礦物的添加顯著下降,有效降低擊實(shí)溫度約15℃,具有相對(duì)明顯的降溫效果,并且對(duì)混合料的高溫穩(wěn)定性和抗水損害能力有一定促進(jìn)作用,完全可以作為溫拌改性材料使用。