溫拌瀝青混合料(WMA)是20世紀(jì)90年代后期發(fā)展起來的新技術(shù),其目的是通過降低瀝青混合料的拌和與壓實(shí)溫度,達(dá)到減少瀝青混合料生產(chǎn)過程中的能源消耗和Co2等氣體、粉塵排放量、減輕瀝青老化、延長施工季節(jié)的目的。就目前來說,溫拌瀝青混合料制備技術(shù)主要有:沸石類溫拌技術(shù)、有機(jī)降粘劑溫拌技術(shù)、泡沫瀝青溫拌技術(shù)、乳化瀝青溫拌技術(shù)。沸石類溫拌技術(shù)是將含有較多結(jié)晶水和吸附水的合成沸石溫拌劑與熱瀝青和熱集料混合,沸石中的水分轉(zhuǎn)化為水蒸氣,使瀝青體積膨脹形成泡沫瀝青,從而使瀝青與集料在較低的溫度下拌和與壓實(shí)。關(guān)于合成沸石溫拌技術(shù)國內(nèi)外已開展了較多的研究與應(yīng)用,結(jié)果表明合成沸石溫拌劑可有效降低瀝青混合料的拌和與壓實(shí)溫度,所制備的瀝青混合料具有良好的路用性能。然而,合成沸石溫拌劑也存在生產(chǎn)成本高,會降低瀝青混合料水穩(wěn)定性的不足,限制了合成沸石溫拌瀝青混合料的推廣應(yīng)用。
沸石是一種豐富的無機(jī)非金屬礦物材料,其與合成沸石結(jié)構(gòu)有著同樣的結(jié)構(gòu),均為含水架狀硅鋁酸鹽,并按一定的規(guī)律排列成具有一定形狀的開放性晶體骨架,骨架上存在著吸附大量水分子的通道和孔穴,這些水分子與骨架間的結(jié)合力較弱,經(jīng)加熱水分可以逸失。但天然沸石因其通道和孔穴內(nèi)含有凝膠與鈉閃石等雜質(zhì),導(dǎo)致部分通道與孔穴不連通,含水較少,直接作為溫拌劑使用,溫拌效果較差。然而通過一定工藝的制備,能夠有效去除沸石中的凝膠雜質(zhì),增加沸石的含水量,進(jìn)而通過脂肪胺溶液的處理可改善天然沸石與瀝青的粘附性,提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性能,提高應(yīng)用效果。
配制濃度為0.5~2mol/L的氫氧化鈉溶液,按20g天然沸石:100mol氫氧化鈉溶液的比例,將天然沸石投入堿溶液中,混合攪拌1h,然后過濾獲得堿處理天然沸石;將脂肪胺加入乙醇中,配制成濃度為0.2mol/L脂肪胺溶液,按20g堿處理的天然沸石∶100mol脂肪胺溶液的比例,將天然沸石投入脂肪胺溶液中,混合攪拌1h,然后過濾,將固體組分在80℃溫度下干燥2h,即制得改性天然沸石溫拌劑。通過后期試驗(yàn)可知,當(dāng)摻入0.3%改性天然沸石溫拌劑時,溫拌瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比均已滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。摻入0.35%改性天然沸石溫拌劑后,溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性已與熱拌瀝青混合料相近。這表明采用改性天然沸石溫拌劑可以制備出抗水損害性能優(yōu)良的溫拌瀝青混合料。還反映出改性天然沸石溫拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度均高于熱拌瀝青混合料。溫拌劑的摻量越大,動穩(wěn)定度越高。這表明改性天然沸石的加入提高了瀝青混合料的抗車轍能力。
總之,通過改性處理的天然沸石具有良好的溫拌作用。與熱拌瀝青混合料相比,采用改性天然沸石溫拌劑制備的Ac-10c瀝青混合料可降低拌和與壓實(shí)溫度30℃,溫拌劑的適宜摻量為混合料的0.3%。