优选一种4A类沸石粉为研究对象,对其微观结构、热学特性、温拌改性机理进行研究与分析,对其温拌改性效果和沥青混合料的路用性能进行试验。结果表明,沸石粉矿物能够有效降低击实温度约15℃,混合料的各项路用性能良好,可以作为温拌改性材料使用。制定合理、高效的施工组织方案和不同地表温度区间的温度控制方案,在某省路面铺装施工中得到成功应用,解决了冬季低温施工的技术难题。

优选一种由沸石合成的4A类沸石粉,其颗粒组成尽量控制在0.075mm以下且含有一定的结晶水,其相关的技术指标见表1。表中规范要求系参照JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中填料提出。与规范中对矿粉的相关要求对比,沸石粉除表观密度略低外,其物理状态、颗粒组成均与矿粉相似,pH值呈碱性,利于石料与沥青的黏附。

从分子组成方面,沸石粉内的结晶水在70~140℃时析出,与温拌沥青混合料所要求的温度范围正相吻合,拌和过程中投入沸石类材料,水分子开始逐步释放,在混合料内部形成微喷水状态,大量泡沫的产生使沥青膨胀并促进混合料的流动性,从而达到降低摊铺、碾压温度的目的。同时,在低于70℃的状态下,沸石粉的分子结构稳定,可以避免路面正常使用过程中残留水分子对路面结构的损害。另外,要控制材料的颗粒组成,颗粒粒径应尽可能控制在0.075mm以下,微细颗粒有助于水分子释放,也避免粗大颗粒对沥青混合料矿料级配组成的影响。

沸石粉的加入对不同温度区间的沥青黏度值产生的影响存在差异。在相对低温区(110℃以下),沥青黏度受温度和掺入物共同控制,沸石粉掺入后,虽然存在一定水分释放,但是固体粉末的增稠作用抑制了基质沥青的流动性,导致黏度增大;随着温度升高,沥青自身流动性增大和沸石粉的水分释放成为主导因素,黏度大幅降低;当温度继续升高,沥青基本成为液态,水分释放对黏度的影响变得极为微弱,而固体粉末的增稠作用再次显现,黏度又随之增大,但此时沥青自身流动性已占主导作用,沸石粉对黏度的影响相当有限。

在110~145℃范围,沥青黏度随着沸石类矿物的添加显著下降,有效降低击实温度约15℃,具有相对明显的降温效果,并且对混合料的高温稳定性和抗水损害能力有一定促进作用,完全可以作为温拌改性材料使用。