優選一種4A類沸石粉為研究對象,對其微觀結構、熱學特性、溫拌改性機理進行研究與分析,對其溫拌改性效果和瀝青混合料的路用性能進行試驗。結果表明,沸石粉礦物能夠有效降低擊實溫度約15℃,混合料的各項路用性能良好,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間的溫度控制方案,在某省路面鋪裝施工中得到成功應用,解決了冬季低溫施工的技術難題。
優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晶水,其相關的技術指標見表1。表中規范要求系參照JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》中填料提出。與規范中對礦粉的相關要求對比,沸石粉除表觀密度略低外,其物理狀態、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,沸石粉內的結晶水在70~140℃時析出,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,在混合料內部形成微噴水狀態,大量泡沫的產生使瀝青膨脹并促進混合料的流動性,從而達到降低攤鋪、碾壓溫度的目的。同時,在低于70℃的狀態下,沸石粉的分子結構穩定,可以避免路面正常使用過程中殘留水分子對路面結構的損害。另外,要控制材料的顆粒組成,顆粒粒徑應盡可能控制在0.075mm以下,微細顆粒有助于水分子釋放,也避免粗大顆粒對瀝青混合料礦料級配組成的影響。
沸石粉的加入對不同溫度區間的瀝青黏度值產生的影響存在差異。在相對低溫區(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瀝青的流動性,導致黏度增大;隨著溫度升高,瀝青自身流動性增大和沸石粉的水分釋放成為主導因素,黏度大幅降低;當溫度繼續升高,瀝青基本成為液態,水分釋放對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,黏度又隨之增大,但此時瀝青自身流動性已占主導作用,沸石粉對黏度的影響相當有限。
在110~145℃范圍,瀝青黏度隨著沸石類礦物的添加顯著下降,有效降低擊實溫度約15℃,具有相對明顯的降溫效果,并且對混合料的高溫穩定性和抗水損害能力有一定促進作用,完全可以作為溫拌改性材料使用。