[00332871]增强沥青混合料低温抗裂性的试验研究

1.任务来源。 郑州市科技局项目,项目编号121PPTGG357-3。 2.应用领域和技术原理。 应用领域为道路工程。 我国《公路沥青路面施工技术规范》及《公路改性沥青路面施工技术规范》将改性沥青定义为“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂）,或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。将硅藻土掺加到沥青中,可改善沥青及其混合料的高温稳定性、低温抗裂性,提高水稳性、抗疲劳性和抗老化性。硅藻土改性沥青路面具有性价比高、施工工艺简单、耐磨性和防滑性好、抗高温和抗低温性能优良等优势,应用广泛。 3.性能指标。 计划任务书要求的性能指标： （1）硅藻土的掺量为10%-20%较宜。 （2）硅藻土的掺量为10%-20%时,30°C针入度满足50-149mm、25°C针入度满足50-149mm、15°C针入度满足0-49 mm。 实际达到的性能指标： （1）硅藻土的掺量为14%较宜。 （2）硅藻土掺量为14%时,30°C、25°C、15°C针入度分别为102mm、56mm、25mm;5°C、15°C延度分别为4.7cm、50.2cm;软化点为49.1°C。 4.与国外同类技术比较。 1870年美国密苏里州西南部发现硅藻土矿并开采生产为助滤剂。20世纪40年代将硅藻土用作沥青及混凝土改性剂。1975年将硅藻土用于铺筑沥青路面,目前在阿肯色州波克县、卡尔加里、休斯顿、洛杉矶等地都有用硅藻土改性沥青铺筑的路面,经过30多年的使用,显现出较强的路用性能改善效果。日本和欧州近几年也开始了硅藻土改性沥青的研究工作。 我国对硅藻土的利用研究始于20世纪50年代,最初是利用吉林出产的硅藻土开展催化剂载体研究。我国对改性沥青研究始于上世纪七十年代,进行室内试验、野外试验路铺筑以及较大面积推广。2000年云南省率先进行硅藻土改性沥青的研究,发明了超低品位硅藻土提纯物理选矿方法,使硅藻土在沥青路面上的大量应用成为现实。2005年,哈尔滨工业大学的张兴友、谭忆秋等运用灰色系统关联度分析方法,找出硅藻土化学成分影响沥青高温性能的主要因素,确定了硅藻土作为改性剂的基本化学成分。 本项目研究了硅藻土的物理特性、化学特性和矿物特性,进行改性沥青的性能试验,研究了针入度、延度、软化点,通过综合指标总评归一值确定了硅藻土的最佳掺量,对寒区路面的设计提供力学性能指标,对指导工程实践有着积极的意义。 5.成果的创造性、先进性。 （1）星点设计方法确定了硅藻土的最佳掺量,加入不同掺量的硅藻土改善沥青的力学性能。 （2）以吉林省长白县某矿生产的硅藻土添加到沥青中制成长白硅改沥青进行性能试验,对比研究了改性沥青的针入度、延度、软化点。 6.作用意义（直接经济效益和社会意义）。 硅藻土改性沥青路面施工简便,不需任何专用设备。造价低,每平方米（1厘米厚）增加的直接成本费仅0.25～0.33元,而SBS改性沥青路面增加高达1.85元,前者仅为后者的1/5～1/6,具有无可比拟的经济性。根据国内外的试验及使用情况来看,硅改沥青用于沥青混凝土路面,不仅成本低、施工简便、原材料供应有保证,而且有利于提高路面的使用寿命,节省公路的维修与养护费用,可用于各级公路新建、改建工程及大中型工程热拌沥青路面,也可用于国产或进口基质改性沥青。另外,硅藻土是经过六百度以上的高温煅烧提纯而成的,可作为保温隔热材料使用,是一种不燃或者低可燃的物质,也可满足隧道沥青路面的使用要求。我国硅藻土资源丰富,已在14个省市自治区发现硅藻土矿70余处,已探明储量4.06亿吨,远景储量超过20亿吨,主要分布在云南省中部和西南地区以及我国东部浙江嵘县、东北部吉林省和内蒙古、四川攀西地区。吉林省是我国硅藻土储量最多的地区之一,储量居第一位,具有丰富的硅藻土矿产资源,仅已勘明矿区就有19处,其中吉林长白是世界上储量达上千万吨的优质硅藻土产地之一。硅藻土改性沥青混合料路面具备在高等级公路使用的性能要求,具有非常明显的社会效益和经济效益,可在全国大部分地区推广使用。