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1、直投式瀝青改性方案及其節(jié)能效果分析李交1閆國杰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“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在改性過程中能夠快速熔融、溶脹、稀釋、均勻分散,具備了在拌和過程中足夠短的時(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?;旌狭习韬线^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,完成這一干拌過程只需10秒鐘左右,如圖5所示。鑒于RST熔融后的液膜呈無色透明狀態(tài),為了更加直觀的表征RST干拌過程中不同時(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,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在濕拌過程中的變化歷程,如圖6所示。由圖中可見,加入
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