摘 要

本文针对传统的热拌沥青混合料施工温度高、能耗高、污染严重等问题，研究了高固含量中温乳化沥青的制备方法，研制出了贮存稳定性优良的高固含量中温乳化沥青，并通过矿料级配设计和制备工艺参数研究，利用高固含量中温乳化沥青制备出了路用性能优良、能耗低的AC-13C和SMA-13沥青混合料，取得以下主要结论：

采用中温改性剂对70#基质沥青进行乳化改性，制备得到各项性能指标优良的高固含量中温乳化沥青，其中70#基质沥青：中温改性剂：水=75：4：21，固含量为77%，针入度为62 0.1mm，5℃延度为22.7cm，软化点为50℃。通过矿料级配优化设计和工艺参数研究制备出了出各项性能指标符合国家规范要求的沥青混合料，混合料最佳拌合和保温温度为120℃，最佳保温时间为2h，双面击实75次。利用高固含量乳化沥青制备的AC-13C和SMA-13混合料，具有优良的水稳定性能、高温抗车辙性能和低温抗裂性能，浸水残留稳定度分别为94.1%和92.2%，冻融劈裂抗拉强度比分别为89.1%和88.0%，动稳定度分别为4632次/mm和6494次/mm，低温弯曲应变分别为2929με和3174με，路用性能与SBS改性AC-13C/SMA-13沥青混合料相近，满足沥青路面使用性能要求，适用于我国夏季炎热地区的路面工程。

关键词：高固含量中温乳化沥青；温拌技术；级配设计；水稳定性能；高低温性能

Abstract

The traditional hot mix asphalt has high construction temperature, high energy consumption, serious pollution problems. In order to solve these problems, in this paper, Based on our current theoretical research I prepared high solids emulsified warm asphalt with good storage stability and through aggregate gradation design and process parameters study I prepared AC-13C and SMA-13 high solids emulsified warm asphalt mixture with the excellent performance, low power consumption. We made the following conclusions:

I use medium-temperature modifier to emulsify and modified asphalt, we finally get the high solids emulsified warm asphalt with good performance. 70 # asphalt: the temperature modifier: water = 75: 4:21, solid content was 77%, the penetration is 62/ 0.1mm, 5 ℃ ductility is 22.7cm, the softening point is 50 ℃. With design and optimization of mineral aggregate grade and study of process parameters, I prepared the high solids emulsified warm asphalt mixture whose performance indicators in line with national regulatory requirements. It`s mixing and holding temperature is 120 ℃, the best holding time is 2h, double-sided compaction is 75 times. AC-13C and SMA-13 high solids emulsified warm asphalt mixture has excellent water stability, high temperature stability of the anti-rutting and low temperature crack resistance, residual flooding were 94.1% and 92.2%, freeze-thaw splitting tensile strength ratio were 89.1% and 88.0%, the dynamic stability were 4632 times / mm and 6494 times / mm, low-temperature bending strain were 2929με and 3174με, Its pavement performance is similar to that of SBS modified AC-13C/SMA-13 asphalt mixture, and it can meet the requirement of asphalt pavement performance, and it is suitable for the pavement engineering in the hot area of summer in China.

Key words: high solid content of emulsified warm asphalt, warm mix technology, grading design, water stability, high temperature performance

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 4

1.3 研究的内容、目标和技术路线 5

1.3.1 研究内容 5

1.3.2 研究目标 5

1.3.3 拟采用的技术路线 6

第2章 原材料与试验方法 7

2.1原材料 7

2.1.1 沥青 7

2.1.2 集料 7

2.1.3 矿粉 8

2.1.4 纤维 8

2.2 高固含量中温乳化沥青混合料制备工艺 9

2.3 试验方法 10

2.3.1 水稳定性能测试方法 10

2.3.2 高温稳定性测试方法 11

2.3.3 低温稳定性性能测试 12

第3章 高固含量中温乳化沥青及混合料制备工艺研究 14

3.1 高固含量中温乳化沥青改性机理及制备工艺 14

3.1.1 高固含量中温乳化沥青改性机理 14

3.1.2 高固含量中温乳化沥青制备工艺 14

3.2 高固含量中温乳化沥青性能研究 15

3.3 高固含量中温乳化沥青混合料制备工艺参数确定 16

3.3.1 矿料级配设计 16

3.3.2 制备工艺参数确定 18

第4章 高固含量中温乳化沥青混合料性能研究 20

4.1 高固含量中温乳化沥青混合料水稳定性能 20

4.2 高固含量中温乳化沥青混合料高温稳定性能 21

4.3 高固含量中温乳化沥青混合料低温抗裂性能 22

第5章 结论 24

参考文献 25

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

在近年来经济迅速发展的大背景下，国家正在大力开展基础设施的建设，尤其是在交通建设方面卓有成效。根据去年的统计资料来看，我国公路的总长度达已经到450万公里，覆盖全国所有县市以及大部分乡村。我国的高速公路已经基本形成了覆盖90%以上的20万以上城镇人口城市的高速公路大网络，高速公路的通行里程总长度达到10.8万，大大加速了我国公路运输的发展速度，为我国交通事业的发展提供了极大的便利；国道、省道等二级以上公路通行里程达到65万公里，与此同时道路技术水平与发达国家相比已经达到良好水平^[1]。到2020年，我国从东到西、从南到北将形成高速公路大通道，全国高速公路网将初具规模^[2]。在我国高速公路建设的初期阶段，水泥路面由于成本低而且产量大，成为了高速公路建设的主要路面材料，但后来沥青路面凭借其杰出的行车稳定性和路用性能得到了更多地关注，逐渐成为高速公路以及普通公路建设的首选材料。由于沥青路面具有表面的平整度比较高，行车的稳定性好，路面也比较美观，表面缝隙容易将路面的积水排出，防滑性能优越，行车噪音低，生产施工简便，设备维护简单等一系列优点，成为我国国内现阶段主要的路面结构，且随着路面及交通服务要求的提高，沥青路面在公路路面中占有越来越大的比例^[3]。据有关的数据资料显示，我国已经建成的高速公路网络中非沥青路面的比重已经下降到不足10%，而在日本和美国等基础交通建设比较完备的国家，沥青路面占据了更大的比例（美国的沥青路面比例占到了93%，日本的沥青路面比例占到了94%） ^[4]。

沥青混合料主要由沥青，集料，矿粉以及其他的添加物在一定温度下混合而成。根据不同的混合温度可以把沥青混合料大致分为三类，即热拌沥青混合料（HMA），温拌沥青混合料（WMA）和冷拌沥青混合料。热拌沥青混合料（HMA）的混合温度较高，在施工过程中通常要将矿料加热到160～180℃的温度范围内，沥青要加热到140℃左右的高温，将沥青与集料在160摄氏度下搅拌混合，再根据实际需要选择是否加入矿粉，纤维等材料。在拌合完成后，要求混合料的温度要≥150℃，并且施工温度不能低于120℃^[5]。HMA虽然凭借它性能上的优势占据了我国现有市场的绝大部分的份额，但是过高的拌和温度也限制了它的发展。较高的拌和温度必然会导致加热过程中消耗更多的燃料，也就会导致排放出大量的粉尘、二氧化碳、以及氮氧化物等有害气体，对环境造成污染^[6]。在实际施工中由于混合料的量十分巨大，所以造成的影响也更加难以估量。尤其是在半封闭的施工环境下（例如隧道），由于通风环境差，产生的有害气体难以及时排出，会对现场施工人员的身体健康造成极大的威胁。