直投式瀝青改性方案及其節(jié)能效果分析

1、直投式瀝青改性方案及其節(jié)能效果分析李交1閆國(guó)杰1赫振華1陳德珍2徐韻淳1胡睿1（1上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司工程技術(shù)研究所上海市201210）（2同濟(jì)大學(xué)上海市200092）摘要摘要：目前常用的瀝青改性方案有兩種，分別是直投式改性與預(yù)拌式改性。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和實(shí)體工程，分析RST直投式改性劑的改性機(jī)理，證明直投式改性劑在瀝青中的分散均勻性。同時(shí)對(duì)兩種方案下材料選擇和混合料生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能效果進(jìn)行量化計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，每噸混合料生產(chǎn)過(guò)程

2、中，直投式改性方案能耗相比預(yù)拌式改性方案減少1kgcet，節(jié)能率達(dá)到37.4%。若拋開(kāi)兩者都存在且相同的混合料拌機(jī)運(yùn)行能耗，節(jié)能率則變?yōu)?1.3%。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：直投式；預(yù)拌式；改性機(jī)理；節(jié)能效果1前言現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展面臨著資源短缺與環(huán)境污染等嚴(yán)重問(wèn)題，如何提倡節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為時(shí)下一個(gè)重要難題。在身處基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)前沿的道路行業(yè)情況尤為突出，在這樣的背景下，一系列具有節(jié)能減排效果的道路工藝措施層出，比如溫拌技術(shù)、再生技術(shù)、廢渣回收再利用、以

3、及本文要研究的關(guān)于混合料生產(chǎn)工藝的直投式瀝青改性方案等。2直投式瀝青改性方案目前國(guó)內(nèi)道路行業(yè)常用的瀝青混合料生產(chǎn)工藝主要有兩種，一種是傳統(tǒng)預(yù)拌式SBS成品改性瀝青方案，即將成品改性瀝青直接注入到集料中拌合生產(chǎn)改性瀝青混合料，因此亦稱(chēng)為“濕法”工藝，如圖1；另一種是直投式改性方案，是指先將改性劑添加到集料中干拌，后再注入基質(zhì)瀝青濕拌生產(chǎn)混合料，亦稱(chēng)“干法”工藝，如圖2。圖1預(yù)混式改性方案流程圖圖2直投式改性方案流程度狀態(tài)下，具有加速熔融及

4、提高熔體流動(dòng)性能的作用，使RST在改性過(guò)程中能夠快速熔融、溶脹、稀釋、均勻分散，具備了在拌和過(guò)程中足夠短的時(shí)間內(nèi)完成瀝青改性的熱力學(xué)條件[1]。2.2RST分散性研究分散性研究直投式改性方案分為兩個(gè)階段，一是干拌階段，二是濕拌階段。混合料拌合過(guò)程中，改性劑的熔融性與分散性均勻與否，決定混合料性能的優(yōu)劣。下面就兩個(gè)拌合階段里改性劑的熔融性與分散性進(jìn)行研究，（以RST為例）。2.2.1干拌階段熔融性及干拌時(shí)間的確定干拌階段熔融性及干拌時(shí)間的

5、確定RST在混合料拌和時(shí)直接投入攪拌缸，在干拌過(guò)程中RST顆粒承受高溫集料強(qiáng)勁的攪動(dòng)揉搓和剪切，與高于自身重量百余倍的高溫集料之間發(fā)生劇烈的機(jī)械能量交換和熱交換，極短時(shí)間內(nèi)即可被熔融，成為極薄的液膜粘附在集料表面。由于RST與熱集料之間的重量和熱量存在巨大的勢(shì)差，以及剪切揉搓作用，完成這一干拌過(guò)程只需10秒鐘左右，如圖5所示。鑒于RST熔融后的液膜呈無(wú)色透明狀態(tài)，為了更加直觀的表征RST干拌過(guò)程中不同時(shí)段的熔融狀況，在RST原料中預(yù)先加

6、入一定量的氧化鐵紅顏料作為示蹤劑，以熱集料表面色彩的覆蓋程度評(píng)價(jià)RST隨不同時(shí)間的熔融規(guī)律，確定最佳干拌時(shí)間。180℃干拌5秒鐘180℃干拌8秒鐘181℃干拌10秒鐘182℃干拌15秒鐘圖5不同干拌時(shí)間下RST直投式改性劑的熔融狀態(tài)由圖5可見(jiàn)，與熱集料干拌5秒的RST由圓柱形體轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則形體，雖已軟化但未完全熔融；在與熱集料的共同運(yùn)動(dòng)、接觸過(guò)程中不斷將表面熔融的液膜留在集料顆粒表面，干拌第8秒RST不規(guī)則形體消失，熱集料呈現(xiàn)朦朧的紅色

7、，但液膜厚度尚不均勻；干拌第10秒，熱集料基本上完全為紅色所覆蓋，液膜薄而均勻；干拌第15秒與干拌第10秒的狀態(tài)無(wú)明顯差別。為保證質(zhì)量，選定15s干拌時(shí)間最為適宜。2）濕拌階段改性劑分散性及濕拌時(shí)間確定濕拌階段改性劑分散性及濕拌時(shí)間確定在RST改性排水性瀝青混合料實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，取不同濕拌時(shí)間的混合料，運(yùn)用顯微結(jié)構(gòu)分析方法，獲取不同拌和時(shí)段混合料顆粒表面的改性瀝青顯微結(jié)構(gòu)，描述了RST在濕拌過(guò)程中的變化歷程，如圖6所示。由圖中可見(jiàn)，加入