溫拌瀝青混合料(WMA)是20世紀90年代后期發展起來的新技術,其目的是通過降低瀝青混合料的拌和與壓實溫度,達到減少瀝青混合料生產過程中的能源消耗和Co2等氣體、粉塵排放量、減輕瀝青老化、延長施工季節的目的。就目前來說,溫拌瀝青混合料制備技術主要有:沸石類溫拌技術、有機降粘劑溫拌技術、泡沫瀝青溫拌技術、乳化瀝青溫拌技術。沸石類溫拌技術是將含有較多結晶水和吸附水的合成沸石溫拌劑與熱瀝青和熱集料混合,沸石中的水分轉化為水蒸氣,使瀝青體積膨脹形成泡沫瀝青,從而使瀝青與集料在較低的溫度下拌和與壓實。關于合成沸石溫拌技術國內外已開展了較多的研究與應用,結果表明合成沸石溫拌劑可有效降低瀝青混合料的拌和與壓實溫度,所制備的瀝青混合料具有良好的路用性能。然而,合成沸石溫拌劑也存在生產成本高,會降低瀝青混合料水穩定性的不足,限制了合成沸石溫拌瀝青混合料的推廣應用。
沸石是一種豐富的無機非金屬礦物材料,其與合成沸石結構有著同樣的結構,均為含水架狀硅鋁酸鹽,并按一定的規律排列成具有一定形狀的開放性晶體骨架,骨架上存在著吸附大量水分子的通道和孔穴,這些水分子與骨架間的結合力較弱,經加熱水分可以逸失。但天然沸石因其通道和孔穴內含有凝膠與鈉閃石等雜質,導致部分通道與孔穴不連通,含水較少,直接作為溫拌劑使用,溫拌效果較差。然而通過一定工藝的制備,能夠有效去除沸石中的凝膠雜質,增加沸石的含水量,進而通過脂肪胺溶液的處理可改善天然沸石與瀝青的粘附性,提高瀝青混合料的水穩定性能,提高應用效果。
配制濃度為0.5~2mol/L的氫氧化鈉溶液,按20g天然沸石:100mol氫氧化鈉溶液的比例,將天然沸石投入堿溶液中,混合攪拌1h,然后過濾獲得堿處理天然沸石;將脂肪胺加入乙醇中,配制成濃度為0.2mol/L脂肪胺溶液,按20g堿處理的天然沸石∶100mol脂肪胺溶液的比例,將天然沸石投入脂肪胺溶液中,混合攪拌1h,然后過濾,將固體組分在80℃溫度下干燥2h,即制得改性天然沸石溫拌劑。通過后期試驗可知,當摻入0.3%改性天然沸石溫拌劑時,溫拌瀝青混合料的浸水殘留穩定度和凍融劈裂強度比均已滿足《公路瀝青路面施工技術規范》要求。摻入0.35%改性天然沸石溫拌劑后,溫拌瀝青混合料的水穩定性已與熱拌瀝青混合料相近。這表明采用改性天然沸石溫拌劑可以制備出抗水損害性能優良的溫拌瀝青混合料。還反映出改性天然沸石溫拌瀝青混合料的動穩定度均高于熱拌瀝青混合料。溫拌劑的摻量越大,動穩定度越高。這表明改性天然沸石的加入提高了瀝青混合料的抗車轍能力。
總之,通過改性處理的天然沸石具有良好的溫拌作用。與熱拌瀝青混合料相比,采用改性天然沸石溫拌劑制備的Ac-10c瀝青混合料可降低拌和與壓實溫度30℃,溫拌劑的適宜摻量為混合料的0.3%。