益路?溫拌添加劑

       益路? 溫拌(Evotherm)是美國美德維實偉克公司瀝青革新產品部開發、上海龍孚材料技術有限公司在國內總代理的的溫拌瀝青混合料添加劑是新一代的道路施工解決方案,它使用在混合料生產時添加一種具有乳化、抗剝離、降粘等多種性能的化學添加劑,達到顯著降低瀝青混合料的生產和施工溫度。溫拌瀝青混合料技術,是指介于熱拌瀝青混合料和常溫拌合混合料之間的瀝青混合料拌合技術。在同樣原材料條件下,溫拌拌合溫度和壓實溫度一般比熱拌低30~50℃。溫拌瀝青混合料技術的核心是,采用物理或化學手段,增加瀝青混合料的施工操作性,在完成混合料成型后,這些物理或化學添加劑不應對路面使用性能構成負面影響。

益路? 溫拌添加劑具有如下特點:

1. 環保節能

2. 經濟—拌和成本下降

3. 安全

4. 耐用性能好,易于碾壓

5. 有技術優勢,降溫幅度更加顯著

 

益路? 溫拌添加劑的技術優勢
        降溫幅度更加顯著。視不同的材料條件,施工溫度降幅達30~60 ℃,是已有溫拌技術中施工溫度幅度最大的一種,因而也是最節能和操作性最好的一種。燃油消耗下降30-40%,每噸混合料節約燃油約3升。
1、瀝青路面施工的靈活性、便利性增加
由于料溫與環境溫度的差異縮小,溫拌瀝青混合料的儲運過程中降溫速率下降,允許儲存時間和運輸時間均顯著延長。溫拌瀝青混合料卸車時料車底部因低溫產生附聚和混合料粘料車現象也顯著減少。降溫速率減緩,混合料的可壓實時間顯著延長,壓實更有保障。同時,更易于邊角和補救位置的手工操作。溫拌混合料對路表和環境溫度的要求相對低,路面施工季節和日施工時間延長,比熱拌更適合夜間施工。溫拌混合料完成壓實后,其溫度已經處在較低水平。完工后開放交通的時間提前,從而減少施工作業隊交通的干擾。

2、益路? 溫拌技術對原有混合料生產、施工工藝、配比設計和質量控制環節的影響很小,同時,能夠適用于幾乎全部的瀝青混合料類型。在生產過程中,只是可以通過開閉添加劑喂入系統以及適當調整石料溫度,就可以實現溫拌料和熱拌料生產的即時切換。因而,該技術可稱為推廣難度最低的溫拌技術。
3、和已有拌合樓對接最方便,需要進行的拌合樓改造最小。瀝青的添加采用獨立的系統,系統對拌合樓的要求。
4、由于施工溫度更低,添加劑殘留摻量僅為約0.5~1%, 添加劑本身的物理性能對膠結料性能的影響忽略不計。另一方面,添加劑主材采用了對粘結有利的胺類物質,化學上能夠改善瀝青對集料的裹覆和粘結。同時,瀝青在施工過程中的老化顯著減緩(混合料回收物殘留針入度比熱拌工藝增加20個百分點)。幾方面因素共同作用,瀝青抗水損壞能力和低溫性能改善(據NCAT評估結果,Evotherm溫拌試件的凍融劈裂強度比高居各溫拌技術榜首,超過熱拌工藝添加抗剝落劑的效果),疲勞性能亦優于熱拌工藝。由于瀝青與集料的粘結改善,高溫穩定性亦有不同程度的提高。

 

            益路? 溫拌主要成分是路用表面活性劑,分子結構由長碳鏈的親油基團(尾部)和親水的極性基團(頭部)組成,如圖A。


       益路? Evotherm溫拌添加劑使用時是稀釋的表面活性劑水溶液。在一定濃度的水溶液狀態下,表面活性劑分子的親油尾部發生聚集,而親水的頭部向水中發散,形成球狀的膠團,如圖B。在溫拌瀝青混合料拌和過程中,膠團周圍的水分迅速蒸發,而親油尾部接觸瀝青,膠團發生反轉。親水頭部朝內,尾部融入瀝青中,將混合料中微量的水分包裹在膠團內部,如圖C。     

       眾所周知,水的沸點與界面條件相關,在毛細空間、水分子蒸發需要極大的能量,水的沸點可能遠高于100℃。即使是高溫的混合料中也存在微量的水分。這些水分和添加劑水溶液殘留的水分很容易被表面活性劑俘獲到反轉膠團結構中。 

       表面活性劑與水結合的反轉膠團在瀝青內部形成特殊的膜結構,如圖D,具有潤滑作用,會明顯改善瀝青對石料的裹覆能力、拌和工作性和壓實密實過程,而同時并不顯著影響膠結料的粘度。

 

益路?溫拌過程沒有影響瀝青混合料的材質和性能

      益路? Evotherm溫拌混合料完成碾壓后,表面活性劑將向石料與瀝青界面位置轉移,在瀝青中的殘留很少。研究證明了這個過程。研究測量瀝青中表面活性劑的含量。實驗分為兩組,一組是添加劑原液按照三個比例(0.0%、0.5%和1.0%)與瀝青預混,直接測試添加劑含量,如圖1所示,測試結果反應了添加劑比例的不同。另一組是同樣按三個比例配制瀝青,將瀝青分別在溫拌條件下與粗集料進行拌和,拌和畢后冷卻,隨后將混合料放入底部密布小孔的容器,在150℃條件下進行析漏試驗,取出漏下的瀝青樣品,再次進行添加劑含量測試。如圖2所示,三個比例瀝青樣品的添加劑含量較低且基本一致。(瀝青中天然地含有一定與添加劑相同的成份)試驗結果直接證明了,在混合料成型完畢后,表面活性劑向瀝青和石料界面的轉移,微量的水份也被表面活性劑排出到混合料表面。
        此實驗證明了使用益路?Evotherm的溫拌混合料的溫拌特性經碾壓成型的過程后消失,具有不可逆性。瀝青混合料基本還原,不受溫拌過程影響。另一方面此實驗證明了益路?Evotherm溫拌添加劑如何在提高瀝青與石料粘附力,改善混合料水穩定性方面發揮作用。

 


瀝青混合料水穩性、熱穩性得到改善
        如原理所述,表面活性劑(內含抗剝落組分)在成型后會向瀝青與石料界面位置富集,形成化學粘結加強,提高混合料抗水損壞能力,瀝青老化減輕也對粘結有利。粘結力的提高,對高溫穩定性也有明顯的好處。另一方面,溫拌瀝青混合料的膠結料粘度大(溫度低),細料和膠漿沿厚度方向的離析顯著減輕,也一定程度提高了混合料。

                      



        表一和表二是代表性的對比數據。通常情況下,溫拌混合料會比熱拌混合料(配比和體積參數幾乎一樣的前提下)凍融劈裂比高,而動穩定度溫拌也要高20-50%。這個統計規律,不僅在國內項目充分體現,與國外的相關研究應用結果也基本吻合。


                          


瀝青老化減輕,混合料疲勞抗裂性能得到改善
        瀝青的老化與溫度的呈指數關系,在某個溫度以上會急劇發展,劇烈老化通常伴隨大量的煙氣,意味著劇烈氧化和輕質成分的大量損失。益路?拌溫度比熱拌降低30℃以上,可以將溫度控制在老化溫度拐點之下,避免劇烈老化。同時,由于益路?溫拌瀝青與石料的粘附力增強,材料的抗開裂性能、疲勞壽命以及耐久性能得到顯著提高。表1是中國交通部公路院同一配比條件下用輪碾成型試塊切割小梁進行的彎拉疲勞試驗的結果,溫拌疲勞壽命提高幅度顯著。表2的間接疲勞作用結果體現了同樣的趨勢。圖3和圖4是美國得克薩斯州公路署TxDOT使用TTI Overlay Test試驗進行的抗裂性試驗。溫拌混合料的抗裂破壞循環次數是普通熱拌的抗裂破壞循環次數的十倍以上。

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