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    自研環(huán)保無(wú)機(jī)硅膠溫拌劑的綜合性能鑒評(píng)

    2021-03-11 07:03:26羅浩原邱延峻趙碧云鄭鵬飛
    建筑材料學(xué)報(bào) 2021年1期
    關(guān)鍵詞:溫拌劑黏度低溫

    羅浩原,邱延峻,趙碧云,蘇 婷,鄭鵬飛

    (1.西南交通大學(xué) 土木工程學(xué)院,四川 成都 610031;2.道路工程四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610031; 3.云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院,云南 昆明 650034)

    根據(jù)《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013年—2030年)》,從現(xiàn)在起到2030年,還有2.6×104km國(guó)家高速公路亟待修建,這部分高速公路多集中在中國(guó)的川西高原、青藏高原等“三區(qū)三州”地區(qū),這些地區(qū)全年平均氣溫低、自然生態(tài)環(huán)境敏感,極大地限制了瀝青公路的鋪筑速度,而添加瀝青溫拌劑成為解決上述問(wèn)題行之有效的辦法.以剛竣工的雅康(雅安—康定)高速公路為例,該公路需要穿越的二郎山脈,全年有至少150d 的平均氣溫低于10℃,而其中的二郎山國(guó)家森林公園更是大熊貓的重要保護(hù)基地之一,對(duì)施工過(guò)程的環(huán)境影響要求極其嚴(yán)苛[1].因此,美德維實(shí)偉克公司生產(chǎn)的Evotherm M1表面活性型溫拌劑被應(yīng)用于該工程,該溫拌劑能使瀝青混合料的拌和溫度降低25℃左右,并能有效控制環(huán)境溫度在0~10℃內(nèi)的路面鋪筑質(zhì)量.但Evotherm M1在降低施工溫度的同時(shí)會(huì)顯著降低混合料的低溫抗裂性能,與目標(biāo)服役環(huán)境的要求不符[2-3].通過(guò)調(diào)研和測(cè)試可知,在現(xiàn)在中國(guó)應(yīng)用較為廣泛的溫拌劑中,以Sasobit(南非產(chǎn))、Licomont BS(德國(guó)產(chǎn))和EC-120(中國(guó)產(chǎn))為代表的有機(jī)降黏型溫拌劑主要是利用其主要成分直鏈脂肪族碳?xì)浠衔锸軣崛刍鹞锢頋?rùn)滑作用,但這些蠟類似物的存在會(huì)顯著降低瀝青的低溫韌性[4-5];以WAM-Foam(英國(guó)產(chǎn))和Asphalt min(德國(guó)產(chǎn))為代表的發(fā)泡降黏型溫拌劑主要是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放結(jié)晶水引起瀝青體積膨脹而達(dá)到化學(xué)降黏的效果,但發(fā)泡引入的空隙和水分會(huì)顯著影響瀝青的性能[6-7];以Evotherm(美國(guó))公司旗下DAT、M1、ET為代表的表面活性型溫拌劑主要通過(guò)改變?yōu)r青質(zhì)分子的表面張力起到化學(xué)潤(rùn)滑的作用,但這種分子間的作用力改變幾乎是永久的,也會(huì)影響瀝青的低溫性能[7-9].現(xiàn)階段幾乎所有的商業(yè)溫拌劑產(chǎn)品都會(huì)對(duì)瀝青的低溫性能造成裂化效果.

    為了滿足溫拌劑在低溫和環(huán)境敏感情況下的應(yīng)用要求,本研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了1種以無(wú)機(jī)硅膠為主要成分的三組分新型溫拌劑,利用旋轉(zhuǎn)平板黏度測(cè)試方法(RPV)[10]、基于溫度應(yīng)力的瀝青低溫臨界開(kāi)裂溫度Tcr計(jì)算方法[11]、雙邊缺口拉伸試驗(yàn)(DENT)[12]和室內(nèi)拌和過(guò)程中的環(huán)境氣體排放檢測(cè)[13],對(duì)添加新型溫拌劑前后瀝青的拌和溫度與壓實(shí)溫度、低溫性能、疲勞性能和7種特征環(huán)境排放物的排放變化進(jìn)行了分析,以期為中國(guó)路面材料及其性能評(píng)價(jià)方法的完善提供參考.

    1 原材料及試驗(yàn)方法

    1.1 Siligate溫拌劑

    Siligate溫拌劑是本團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的以無(wú)機(jī)硅膠為主要基材的三組分復(fù)合配方溫拌劑,外觀為半透明流體.其降黏原理為硅膠小分子的物理潤(rùn)滑,密度約為1.1g/cm3,建議摻量(1)文中涉及的摻量、比值等除特別說(shuō)明外均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量比.為瀝青質(zhì)量的5%~7%,本研究使用摻量為6%.Siligate溫拌劑可在瀝青加熱過(guò)程中(溫度約為軟化點(diǎn)以上30℃)直接添加,緩慢攪拌混合均勻,避免引入氣泡.Siligate溫拌劑利用了無(wú)機(jī)硅膠(組分A)敏感性弱、低溫韌性好的優(yōu)點(diǎn)對(duì)瀝青進(jìn)行改性,活化劑(組分B)來(lái)提高Siligate溫拌瀝青對(duì)于集料的黏附性,溶解劑(組分C)來(lái)提高組分A和瀝青的拌和性.Siligate溫拌劑主要定位為1種可在降低施工溫度的同時(shí),優(yōu)化瀝青膠結(jié)料低溫抗裂性能的新型環(huán)保溫拌劑.

    1.2 其他試驗(yàn)材料

    本研究除了對(duì)自研Siligate溫拌劑進(jìn)行測(cè)試,還選用了2種在中國(guó)應(yīng)用廣泛的溫拌劑產(chǎn)品Evotherm M1(簡(jiǎn)稱M1)和Sasobit進(jìn)行對(duì)照.M1溫拌劑為表面活性型溫拌劑,為暗黃色油狀流體,具有刺激性氨味.其密度約為0.96g/cm3,建議摻量為瀝青質(zhì)量的0.5%~1.0%[3],本研究使用摻量為0.8%.Sasobit溫拌劑為有機(jī)降黏型溫拌劑,為白色顆粒狀物質(zhì).其熔點(diǎn)115℃,閃點(diǎn)286℃,密度0.90g/cm3,建議摻量為瀝青質(zhì)量的2%~5%[4],本研究使用摻量為3%.

    瀝青采用茂名苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性瀝青,分別加入6%Siligate、0.8%M1、3%Sasobit來(lái)配置瀝青膠結(jié)料,其主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示.

    混合料采用SMA-13級(jí)配,設(shè)計(jì)級(jí)配如表2所示,油石比采用5.8%,集料采用玄武巖碎石,填料采用礦粉.

    表1 瀝青膠結(jié)料的主要技術(shù)指標(biāo)

    表2 SMA-13瀝青混合料設(shè)計(jì)級(jí)配

    1.3 旋轉(zhuǎn)平板黏度(RPV)測(cè)試

    傳統(tǒng)瀝青施工溫度估計(jì)方法一般采用布氏旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)對(duì)瀝青的135、165、175℃黏度進(jìn)行測(cè)試并繪制黏溫曲線,而后以黏溫曲線上黏度范圍0.31~0.25Pa·s對(duì)應(yīng)的溫度范圍為混合料的壓實(shí)溫度,以黏度范圍0.19~0.15Pa·s對(duì)應(yīng)的溫度范圍為混合料的拌和溫度.但是部分研究中指出,由于布氏旋轉(zhuǎn)黏度測(cè)試過(guò)程中使用的剪切速率不可控,因此對(duì)溫拌劑的降黏效果存在捕捉不明顯、測(cè)試效率較低的問(wèn)題[14].基于以上問(wèn)題,本研究團(tuán)隊(duì)提出了基于動(dòng)態(tài)剪切流變儀的旋轉(zhuǎn)平板黏度(RPV)測(cè)試方法來(lái)替代布氏旋轉(zhuǎn)黏度測(cè)試作為瀝青混合料施工溫度確定的方法,該方法得益于動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)可以在黏溫曲線的掃描測(cè)試中主動(dòng)控制加載所使用的應(yīng)變和剪切速率,從而快速準(zhǔn)確地計(jì)算出其施工溫度范圍.在之前研究中已經(jīng)對(duì)該黏度測(cè)試及施工溫度確定方法進(jìn)行了完整的介紹[10],在此不予贅述.

    1.4 低溫臨界開(kāi)裂溫度Tcr計(jì)算

    由于溫拌劑具備拓展瀝青路面可施工溫度范圍的功效,未來(lái)溫拌劑的應(yīng)用環(huán)境多為冬季低溫地區(qū),因此,溫拌劑對(duì)瀝青低溫造成的影響顯得尤為重要.現(xiàn)階段中國(guó)規(guī)范多采用低溫針入度、低溫延度和當(dāng)量脆點(diǎn)等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能,但這些評(píng)價(jià)指標(biāo)多具有經(jīng)驗(yàn)性,與實(shí)際瀝青混合料的低溫路用性能關(guān)聯(lián)度較小[15].美國(guó)戰(zhàn)略公路計(jì)劃(SHRP)提出的低溫PG分級(jí),每6℃才進(jìn)行1次等級(jí)劃分,其劃分跨度太大.Qiu等[16]的研究也說(shuō)明:采用PG分級(jí)對(duì)相似瀝青,尤其是改性瀝青的低溫性能進(jìn)行判斷時(shí),其分辨精度很差.

    本研究采用低溫臨界開(kāi)裂溫度Tcr作為評(píng)估溫拌劑對(duì)瀝青低溫性能影響的指標(biāo)[17].Tcr依托彎曲梁流變測(cè)試(BBR)獲得的勁度模量數(shù)據(jù)即可確定.Shenoy[18]研究證明,Tcr計(jì)算理論作為一種無(wú)強(qiáng)度試驗(yàn)理論,其計(jì)算結(jié)果與直接拉伸試驗(yàn)(DTT)結(jié)果具有良好的相關(guān)性.Tcr越小,證明瀝青可以在更低的環(huán)境溫度中服役而不會(huì)由于自身低溫應(yīng)力而開(kāi)裂,即低溫抗裂性能越好.Tcr涉及的試驗(yàn)過(guò)程十分簡(jiǎn)單,但是對(duì)于求解Tcr所需的溫度應(yīng)力計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜.在本團(tuán)隊(duì)之前的研究[11]中,已經(jīng)形成了一套完善的針對(duì)溫拌瀝青溫度應(yīng)力及Tcr的計(jì)算流程,在此就不予詳細(xì)介紹了.

    1.5 雙邊缺口拉伸試驗(yàn)(DENT)

    同低溫分級(jí)類似,PG中溫分級(jí)也是SHRP提出用于評(píng)價(jià)瀝青中溫疲勞性能的手段,但是其按照失效溫度3℃梯度進(jìn)行定級(jí),同樣存在范圍過(guò)大,定級(jí)籠統(tǒng)的問(wèn)題,很難對(duì)相似瀝青的疲勞性能做出更精細(xì)化的鑒別[19].雙邊拉伸缺口試驗(yàn)(DENT)是由加拿大女皇大學(xué)引入,用于評(píng)價(jià)瀝青膠結(jié)料中溫疲勞性能的測(cè)試方法[20],本研究團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上提出采用臨界裂紋尖端位移(CTOD)作為瀝青疲勞性能的評(píng)價(jià)指標(biāo),CTOD值越大,說(shuō)明瀝青能承受的疲勞荷載越大,也就意味著該瀝青的疲勞性能越好.DENT方法依靠測(cè)力延度儀和自制的硅膠模具就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青膠結(jié)料疲勞性能的測(cè)試,且疲勞評(píng)價(jià)指標(biāo)CTOD是建立在斷裂功基礎(chǔ)上計(jì)算得到的,不受試件尺寸的影響.與疲勞因子(G*·Sinδ)相比,CTOD表征的瀝青膠結(jié)料疲勞性能與對(duì)應(yīng)瀝青混合料的疲勞性能測(cè)試(四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn))的相關(guān)性更好,且對(duì)于相似瀝青疲勞性能鑒別的精確度更高,對(duì)于DENT試驗(yàn)及CTOD值的計(jì)算方法也在本研究團(tuán)隊(duì)的前序研究[12]中進(jìn)行了詳細(xì)的介紹.

    1.6 室內(nèi)拌和過(guò)程中的環(huán)境排放物檢測(cè)

    為了量化溫拌劑的減排效果,本研究在相同的實(shí)驗(yàn)室拌和條件下(即室溫20℃、相對(duì)濕度60%的情況下,采用20L瀝青自動(dòng)拌和鍋來(lái)拌和10kg瀝青混合料),收集拌和鍋?lái)敳课ㄒ煌L(fēng)口處的氣體用于氣體成分的定量測(cè)試.對(duì)比了添加溫拌劑前后瀝青混合料拌和過(guò)程中CO2、CO、SO2、NOx、PM2.5、PM10、苯a芘(BaP)共計(jì)7種特征排放物[21]的排放情況.配置混合料采用的級(jí)配和油石比見(jiàn)1.2節(jié).試驗(yàn)中的變量?jī)H為溫拌劑種類及其對(duì)應(yīng)的拌和與壓實(shí)溫度,其計(jì)算過(guò)程將在2.1節(jié)中進(jìn)行介紹.7種特征排放物的測(cè)定方法和參考標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3.

    表3 7種廢棄物及其檢測(cè)方法

    測(cè)試項(xiàng)目中CO、SO2、NOx、PM2.5、PM10是大氣中主要的特征污染物,其中CO2是造成溫室效應(yīng)的重要原因;SO2、NOx是酸雨的主要成因;PM2.5和PM10是霧霾的主要成分;BaP是瀝青煙的主要成分,為一級(jí)致癌物,嚴(yán)重威脅瀝青混合料生產(chǎn)和路面施工從業(yè)人員的身體健康[22].

    2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

    2.1 降溫效果對(duì)比

    通過(guò)RPV方法對(duì)4種瀝青膠結(jié)料進(jìn)行黏度測(cè)試,獲得半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中10℃升溫梯度下4種瀝青膠結(jié)料的黏溫曲線如圖1所示.參照J(rèn)TG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行計(jì)算,其瀝青的黏溫曲線在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上可視作1條直線(即在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中符合y=A·eBx的擬合形式);利用4條黏溫曲線計(jì)算得到的拌和溫度、壓實(shí)溫度結(jié)果如表4所示,具體分析如下:

    圖1 4種瀝青膠結(jié)料的黏溫曲線Fig.1 Viscosity-temperature curves of four kinds of asphalt binders

    3種溫拌劑在選用摻量下均具有相似的降溫效果,這是進(jìn)行后續(xù)性能比較的基礎(chǔ).由于采用溫拌劑的首要任務(wù)是降低瀝青混合料的施工溫度,因此,在對(duì)比不同溫拌劑對(duì)瀝青其他性能的影響程度時(shí),先決條件是這幾種溫拌劑在其摻量下具有相似的降溫效果.0.8%M1、3%Sasobit和6%Siligate均可使瀝青混合料拌和溫度降低13℃左右,壓實(shí)溫度降低14℃左右.因此,后續(xù)的性能測(cè)試均建立在此摻量上進(jìn)行對(duì)比.

    這里需要說(shuō)明的是,由于SBS改性瀝青本身是一種高黏瀝青,相同摻量的溫拌劑對(duì)其拌和與壓實(shí)溫度(統(tǒng)稱“施工溫度”)的降低效果會(huì)顯著弱于普通基質(zhì)瀝青.例如:3%Sasobit可以使70#基質(zhì)瀝青的施工溫度下降25℃左右[23-24],而本文中對(duì)SBS改性瀝青僅能降低14℃.但是一味追求降低施工溫度而不考慮溫拌劑帶來(lái)的性能影響,也是不符合應(yīng)用實(shí)際的.例如:若需使SBS改性瀝青的拌和溫度下降25℃,則Sasobit的摻量將到達(dá)9%,這將使瀝青低溫PG分級(jí)降低2級(jí),完全改變了瀝青膠結(jié)料的品質(zhì),也會(huì)嚴(yán)重超出工程成本,并不符合生產(chǎn)實(shí)際.因此,本文采用了上述3個(gè)摻量以求達(dá)到相似的降黏效果,作為其他性能對(duì)比的邊界條件,又不至于采用過(guò)大的溫拌劑摻量而導(dǎo)致瀝青膠結(jié)料的性能受到嚴(yán)重影響,失去對(duì)比意義.

    表4 基于RPV方法的4種瀝青膠結(jié)料黏溫曲線測(cè)試結(jié)果

    Siligate和傳統(tǒng)M1與Sasobit溫拌劑的黏溫曲線特征存在顯著區(qū)別.由圖1可知,傳統(tǒng)溫拌劑M1與Sasobit大幅降低了130~150℃范圍內(nèi)的瀝青黏度,但在溫度升高后(>150℃),降黏效果變?nèi)?與傳統(tǒng)2種溫拌劑不同,在溫度較低時(shí)(130~150℃),Siligate溫拌劑并沒(méi)有表現(xiàn)出優(yōu)秀的降黏效果,而隨著溫度升高(>150℃),降黏效果越發(fā)顯著.原因主要為:Sasobit溫拌劑的熔點(diǎn)約為120~140℃,其通過(guò)自身熔化起到潤(rùn)滑作用,因此,降黏效果顯著的溫度區(qū)間在其熔點(diǎn)附近[25];而M1溫拌劑的本質(zhì)為季銨鹽表面活性劑,其發(fā)揮降黏效果的機(jī)理是其中含有的酰胺鍵在130℃附近電離出季銨鹽陽(yáng)離子,起降低瀝青質(zhì)分子表面能的作用[26],因此二者在120~140℃ 下的降黏效果顯著.

    2.2 低溫臨界開(kāi)裂溫度對(duì)比

    參照1.4節(jié)中低溫應(yīng)力與低溫臨界開(kāi)裂溫度的計(jì)算方法,對(duì)4種瀝青進(jìn)行分析,假定溫度應(yīng)力計(jì)算的起始溫度為10℃,終止溫度為-40℃,降溫速率為2℃/h,計(jì)算得到瀝青膠結(jié)料低溫應(yīng)力σ的變化曲線和低溫臨界開(kāi)裂溫度Tcr,見(jiàn)圖2和表5.進(jìn)一步地,采用p值檢驗(yàn)法對(duì)原始SBS改性瀝青和各個(gè)溫拌SBS改性瀝青低溫應(yīng)力的差異性進(jìn)行了檢驗(yàn).若p值小于0.05,則可認(rèn)為該溫拌劑對(duì)瀝青在低溫連續(xù)降溫環(huán)境中的應(yīng)力積累總量造成了顯著的影響.同時(shí),也采用p值檢驗(yàn)法對(duì)溫拌劑添加前后Tcr的差異性進(jìn)行了檢驗(yàn),若p值小于0.05,則可以認(rèn)為該溫拌劑對(duì)瀝青的Tcr造成了顯著的影響.p值變化曲線見(jiàn)圖2.

    圖2 瀝青膠結(jié)料的低溫應(yīng)力σ及其p值的變化曲線Fig.2 Viriation curves low temperature stress and p-value of asphalt binders

    表5 瀝青膠結(jié)料的低溫臨界開(kāi)裂溫度

    通過(guò)Tcr可以對(duì)瀝青膠結(jié)料的低溫抗裂性能作出明確劃分,即SBS+6%Siligate>SBS>SBS+0.8%M1>SBS+3%Sasobit.圖2的低溫應(yīng)力曲線顯示,當(dāng)溫度還未降至-10℃以下時(shí),各個(gè)瀝青內(nèi)部的應(yīng)力積累緩慢且總量不大,SBS改性瀝青與任意溫拌瀝青間低溫應(yīng)力的p值也均大于0.05,可認(rèn)為在統(tǒng)計(jì)上沒(méi)有差異.當(dāng)溫度降至-10℃以下時(shí),溫拌劑對(duì)瀝青膠結(jié)料低溫應(yīng)力積累總量的影響逐漸顯現(xiàn),其中只有SBS+6%Siligate的低溫應(yīng)力曲線的位置是低于原始SBS改性瀝青的,說(shuō)明新型溫拌劑對(duì)瀝青膠結(jié)料在連續(xù)降溫過(guò)程中低溫應(yīng)力積累總量起到了松弛效果,從而降低了瀝青膠結(jié)料的Tcr,起到了優(yōu)化了瀝青低溫抗裂性能的作用,這是其余2種溫拌劑所不具備的性能特點(diǎn),也是Siligate適用于低溫環(huán)境的關(guān)鍵.與Siligate相反,Sasobit則顯著增加了SBS改性瀝青在連續(xù)降溫過(guò)程中的低溫應(yīng)力積累總量,劣化了瀝青的低溫抗裂性能.溫拌劑M1則在整個(gè)溫度變化范圍內(nèi)對(duì)于SBS改性瀝青的低溫應(yīng)力都不存在統(tǒng)計(jì)意義上的影響(p>0.05),表明該溫拌劑對(duì)瀝青的低溫抗裂性能影響不大.

    2.3 疲勞性能對(duì)比

    4種瀝青膠結(jié)料的CTOD值測(cè)試結(jié)果如圖3所示.CTOD越大,證明瀝青膠結(jié)料的疲勞性能越好.因此,瀝青膠結(jié)料的疲勞性能排序?yàn)镾BS+6%Siligate>SBS+0.8%M1>SBS>SBS+3%Sasobit;顯然,溫拌劑M1和Siligate都具備能夠優(yōu)化瀝青疲勞性能的能力,相較原始瀝青,這二者的CTOD值分別提升了約35%和60%,自研的Siligate溫拌劑表現(xiàn)更為出色.而SBS+3%Sasobit的CTOD值是唯一小于原始SBS改性瀝青的(CTOD值下降了60%),證明其劣化了原始瀝青的疲勞性能,在這一點(diǎn)上,由CTOD得出的結(jié)論同PG中溫分級(jí)一致.但是,在PG中溫分級(jí)的判斷下,SBS+0.8%M1和SBS也是同一疲勞性能分級(jí),CTOD給出的結(jié)果則證明添加溫拌劑M1后,SBS改性瀝青的疲勞性能有所提高.這是由于PG中溫分級(jí)籠統(tǒng)的劃分機(jī)制,對(duì)于相似瀝青疲勞性能的鑒別精度有限造成的.

    圖3 4種瀝青膠結(jié)料的CTOD值Fig.3 CTOD values of 4kinds of asphalt binders

    2.4 環(huán)境排放物對(duì)比

    4種瀝青混合料在拌和過(guò)程中產(chǎn)生的7種特征環(huán)境排放物的定量檢測(cè)結(jié)果如表6所示.顯然,無(wú)論添加哪一種溫拌劑都可以降低瀝青混合料的拌和溫度,而拌和溫度的下降則進(jìn)一步導(dǎo)致排放物的產(chǎn)生放緩.值得注意的是,添加3種溫拌劑后,CO2、CO、SO2、NOx和BaP的排放量下降比較明顯,但PM2.5和PM10的排放量幾乎沒(méi)有變化,這主要是由于這2種物質(zhì)主要是拌和過(guò)程中揚(yáng)起的細(xì)小粉塵顆粒,而與拌和溫度的高低沒(méi)有關(guān)聯(lián).

    表6 7種廢棄物排放量的變化關(guān)系

    由于Siligate不是碳基化合物,因此,其在CO2、CO和BaP的減排方面表現(xiàn)最佳,可以有效降低CO2排放量50%以上,降低CO排放量82%,降低BaP排放量80%,但是對(duì)于SO2的降低程度則不如其他2種溫拌劑.而溫拌劑M1的主要成分是季銨鹽表面活性劑,其中富有較多NH4+,容易在高溫下轉(zhuǎn)化為氮氧化合物[26],因此該溫拌劑在NOx減排上的效果略弱.值得強(qiáng)調(diào)的是,對(duì)于一級(jí)致癌物質(zhì)BaP,雖然在添加溫拌劑后,其排放量已經(jīng)得到顯著控制,但是仍然超出致癌濃度(12.7ng/m3)多倍[22].而通過(guò)排放物測(cè)試監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,不添加溫拌劑的SBS改性瀝青混合料在制備時(shí),BaP排放量超出允許值111倍;對(duì)于BaP減排效果最好的Siligate溫拌劑,其BaP排放量仍然超出允許值23倍.

    3 結(jié)論

    (1)本研究介紹了一種以無(wú)機(jī)硅膠為主要成分的三組分新型瀝青溫拌劑Siligate,定位于低溫寒冷地區(qū)的道路鋪筑.研究發(fā)現(xiàn)6%的Siligate溫拌劑,0.8%的Evotherm M1溫拌劑和3%的Sasobit溫拌劑對(duì)選用的SBS改性瀝青具有相似的降溫效果,可以使瀝青混合料的拌和溫度降低13℃左右,壓實(shí)溫度降低14℃左右.

    (2)Siligate溫拌劑可以使SBS改性瀝青的低溫應(yīng)力積累總量和低溫臨界開(kāi)裂溫度Tcr顯著降低,起到優(yōu)化瀝青低溫抗裂性能的作用,這是同類產(chǎn)品所不具備的;對(duì)比產(chǎn)品中,Sasobit會(huì)顯著劣化瀝青的低溫抗裂性能,而Evotherm M1 對(duì)該性能無(wú)明顯的改變.

    (3)添加Siligate溫拌劑后,SBS改性瀝青的在常溫下抗疲勞斷裂的能力也有所提升;Siligate溫拌劑還能顯著降低拌和過(guò)程中碳基化合物的排放.相較熱拌瀝青,Siligate溫拌劑可使CO2排放量降低50%以上,CO排放量降低82%,BaP排放量降低80%,在3種溫拌劑中表現(xiàn)最佳.

    (4)Siligate溫拌劑可以優(yōu)化瀝青膠結(jié)料低溫抗裂性,常溫抗疲勞性能,減少?gòu)U棄物排放量,尤其適用于冬季低溫和環(huán)境敏感的高原、高海拔地區(qū)的路面溫拌鋪筑工程.

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