特立尼达湖改性沥青在道路中的应用
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TLA改性沥青在高等级公路路面工程应用中的优势摘要:文章通过对特立尼达湖沥青组成特性的分析,说明了湖沥青诸多可能的性能优势。
结合国内外路面工程中的实际应用情况,再根据相关的路用性能研究结果和国内经济情况,得出了湖沥青在我国较好的应用前景,也指出了国内湖沥青研究的不足与期望。
关键字:特立尼达湖沥青,组成,应用,价格1 前言特立尼达湖沥青,简称湖沥青,英文简称TLA (Trinidad Lake Asphalt),是世界上最有名的一种天然沥青,产于北美洲西印度群岛的特立尼达和多巴哥境内的沥青湖。
该湖位于特立尼达岛西南部,面积约47公顷,深达90米,湖沥青估计储藏量达1200万吨。
由于它经过了亿万年的自然环境(包括高温和地壳压力等因素),所以它具有软化点高、热稳定性好、抗氧化能力强、耐油、耐酸碱性能好等优点。
2 特立尼达湖沥青的组成特性特立尼达湖沥青中的物质及化学成分非常稳定,自100多年前进行首次质量测试至今,测试结果历久不变。
TLA中大约含54%的地沥青,36%的矿物质细颗粒(灰分),10%的有机材料和矿物化合水。
地沥青的组成包含约36%的软沥青质和18%的沥青质。
在可溶性沥青中,含67 %~70 %软沥青质和30 %~33 %沥青质。
灰分的主要成分是石英和粘土,非常精细,90%小于0.075mm,44%小于0.01mm。
3 国外应用概况国外将TLA应用于道路工程已有100多年的历史,现已广泛应用于欧美许多国家。
美国华盛顿特区在几个城市街道的路面工程中已应用了TLA。
除此之外,飞机场、桥面铺装、高速公路、公共汽车枢纽站等重交通路段应用日趋广泛。
英国伦敦的主要街道和高速公路在热压式沥青混凝土路面上普遍应用了TLA改性沥青。
高速公路的服务寿命已经超过30年,在多数情况下不需要维护。
在德国,高速公路、环城公路使用了TLA改性沥青。
在30多年的应用中,表现出在极寒冷的气候条件下的很低的温度敏感性和粘结剂的韧性,节省了大量的结构维护费用。
湖沥青特性和应用效益浅析摘要:本文简述了特立尼达湖(TLA)天然湖沥青的应用发展和特性,结合其应用效益分析,得出其广泛应用的意义和前景。
并简要分析了湖沥青改性沥青的等级划分和参考应用条件。
关键字:湖沥青、特性、应用效益Abstract: this paper briefly describes the Trinidad lake (TLA) natural lake asphalt application development and properties, with its application efficiency analysis, and obtain the wide application of the significance and prospect. And briefly analyzed the lake asphalt modified asphalt hierarchies and reference application conditions.Key word: lake asphalt, characteristics, application benefits中图分类号:TU57+1文献标识码:A 文章编号:1、特立尼达湖(TLA)天然湖沥青的应用发展特立尼达湖(TLA)沥青是目前在世界上发现的最大的可作为商业用途的天然沥青矿,人们最初尝试使用时只是在海岸边或海岸附近捞出大量沥青用于船只裂缝的修补,发现其修补的效果极佳。
美英商人在1888年联合成立了特立尼达沥青公司(Trinidad Asphalt Company),从那时开始,湖沥青作为主要的沥青路面修筑材料之一,才逐渐被人们认识、接受、推广和大范围应用,使用量不断上升。
1870年在美国新泽西州的纽华市德士美公司(E.J.DeSmedt)使用湖沥青铺设了第一条沥青道路,用这种沥青铺设的道路因其使用寿命长,维修费用低而著名。
特立尼达湖沥青路用性能试验研究摘要:山西省作为能源重化工基地,山陵重丘区较多,在荷载较大的新建高速公路表面层、中面层、长大陡坡路段及高速公路大中修加铺层中使用TLA改性沥青,可以提高沥青面层高温抗车辙性能,增强低温抗裂性能,减少水损坏。
减轻重交通沥青路面的早期破坏,延长沥青路面使用寿命,具有良好的经济效益和社会效益。
文章主要针时特立尼达湖沥青混合料的路用性能进行研究。
关键词:沥青公路;路用性能;试验研究特立尼达湖沥青(TLA)掺加到石油沥青中作为沥青改性剂,得到TLA改性沥青,TLA与基质沥青有较好的混融性,由沥青质、树脂、油分和部分不溶的灰分组成,正是由于这些矿物质具有坚硬特点和稳定结构,从而使特立尼达湖沥青具有了独特的特点和性能。
TLA改性沥青具有良好的高温稳定性及低温性能,相对于SBS 等改性沥青具有更为出色的录用性能:耐老化、耐高温、抗水损害、黏附力强。
而且,其与基质沥青配合好,生产工艺简便易行。
TLA改性沥青有以上突出的优点,但缺乏TLA改性沥青路用性能的系统的研究以及施工工艺研究。
1 沥青混合料试验1.1 配合比设计指标(1)稳定度≥8 kN。
(2)流值20-40(0.1mm)。
(3)空隙率3%~5%。
1.2 油石比计算方法TLA湖沥青中含有一定量的灰分,这些灰分不仅使TLA湖沥青具有了区别于其他改性沥青的特点,也使其油石比计算方法有了特殊性。
以下以1:3的掺量举例说明:TLA中的成分:CS2可溶分(沥青分) 54%灰分36%其他(主要是结晶水) 10%一份TLA改性沥青中实有沥青:75%+25%×54%=88.5%,也就是说为了能使沥青真正达到l,实际需要加入TLA改性沥青I/0.885=1.13份(当TLA掺量变为20%时,实际需要掺入的沥青为1.10份,依此类推计算)。
例如:设计油石为4.7%,实际需要加入的TLA改性沥青油石比为4.7%×1.13=5.3%,其中:基质沥青5.3%×75%=4.0%,TLA天然沥青5.3%×25%=1.3%,有效沥青成分1.3%×54%=0.7%,灰分1.3%×36%=0.5%,实际沥青用置为4.0%+0.7%=4.7%,同时在矿粉中扣除0.5%的用量即可。
TLA湖沥青改性沥青在高速公路路面施工工艺研究摘要:随着近年来湖沥青改性沥青在工程上的广泛应用,关于湖沥青改性沥青的研究越来越多,本文重点介绍了湖沥青改性沥青在施工工艺上面的一些研究,以期对运用湖沥青改性沥青工程施工提供参考。
关键词:湖沥青改性沥青施工工艺质量控制温度控制一、TLA湖沥青及其改性沥青特点特立尼达湖沥青是一种天然形成的物质,它本身是沥青而不是合成添加剂,其物理和化学特性与常规沥青完全一致,因此它作为一种沥青改性剂掺加到石油沥青中,两者具有良好的混融性,混合后的沥青在使用性能方面得到了改善。
改性沥青时只需在一定的温度下直接投入拌缸搅拌即可,大大简化了工艺,降低了投资,成品改性沥青十分稳定,在生产、存储、运输和使用等方面也很简便。
所以近年来湖沥青改性沥青在工程上得到了广泛应用。
二、TLA改性沥青的制备TLA改性沥青不同于SBS改性沥青是物理改性而非化学改性,所以配制工艺不复杂,只需在一定的温度下融化特立尼达湖沥青,然后按照添加比例将特立尼达湖沥青传送到普通沥青中,同时搅拌均匀。
由于湖沥青中含有大概35%左右的灰分,所以在TLA改性沥青配制过程中要防止产生灰分沉淀,采取必要的手段保障TLA改性沥青的均匀一致。
湖沥青的搅拌和其他改性沥青的搅拌有着明显的区别,由于灰分的存在如果采取普通改性沥青的搅拌方式那么灰分将集中于搅拌容器的中间,为了解决这一问题湖沥青的搅拌一般需要需要融化设备(重20.5t ,外形尺寸8000mm ×2400mm ×5332mm ,容量25t)一台,融化搅拌设备(重20.5 t,外形尺寸7600mm ×2400mm ×2650mm ,容量20t)两台,这种融化设备的搅拌方式是采取在立方体容器的中间设立一个搅拌轴,搅拌轴上下进行搅拌,这样可以有效的控制灰分的均匀性。
在TLA混合沥青的生产控制中主要是控制拌和温度、拌和时间和成品的均匀性。
TLA改性沥青在混合料配合比设计中的应用摘要:针对TLA的特点结合以往工程经验,采用25%,30%,35%和40%四种掺配比例的TLA改性沥青进行沥青混合料的室内配合比验证,在满足各项性能指标的前提下确定了TLA最佳掺量为35%。
关键词:大广北高速公路;TLA;特立尼达湖沥青;配合比设计一.概述1.工程简介大广北高速公路是大庆至广州高速公路湖北段(麻城—浠水)。
全长147.5公里,路面结构为沥青混凝土分为下面层,中面层,上面层;分别采用AC-25C型(厚8cm)、AC-20C型(厚6cm)、AC-13C(厚4cm)型沥青混凝土。
根据设计图纸在第一合同段(K0+000~K38+701.112)路面中面层使用TLA改性沥青混凝土。
将天然沥青TLA作改性剂使用这在我国高速公路路面沥青混凝土工程中应用得很少;在本工程中的实践应用对TLA改性沥青在高速公路中的应用有着推广意义。
2.TALTAL是特立尼达湖沥青的简称,它是世界上最有名的天然沥青,产于南美洲的特立尼达湖和多巴哥境内的沥青湖,湖面积约为44万平方米,深约82米,湖中沥青储量达1200万吨,是世界上最大的天然沥青产地。
3.特立尼达湖沥青的特点特立尼达湖沥青的化学成分十分均匀,它大约含52%~55%的沥青,35%~39%的矿物质,9%~10%的有机质和一些挥发物质合成的水,可以说特立尼达湖沥青本身就是沥青,不是合成添加剂,其物理和化学特性与常规沥青完全一致,因此它作为一种沥青改性剂掺加到石油沥青中,两者具有良好的混融性,特立尼达湖沥青中的沥青质的比率很高,因此有强大的扩散潜力,这种潜力越大,沥青面层的抗疲劳和抗老化的能力就越大,掺加特立尼达湖沥青的改性沥青路面还具有良好的高温稳定性。
二.TLA改性沥青混合料配合比设计1.原材料1.1沥青。
基质沥青选用AH-70进口环烷基石油沥青,其技术性能见表1,TLA改性沥青根据厂家推荐及以往工程经验选用四种掺配比例进行比较试验,其试验结果见表2。
特立尼达湖改性沥青在道路中的应用
摘要:随着经济的高速发展,汽车拥有量大幅的增长,道路交通量和超载车辆也在不断地增加,从而导致道路路面破损严重,远不能满足交通增长和行车安全、舒适的要求。
但是如果采用新材料和新工艺可能大大改善这种局面。
本文就八达岭高速辅路使用的湖改沥青进行分析探讨。
关键词:八达岭高速辅路、特立尼达湖沥青、改性沥青
0 引言
八达岭高速辅路是北京城区通往北部区县及通往其他省市、自治区的重要道路,是一条集运输与景观于一身的交通要道。
由于车流量大、重车多,导致部分路段路面出现龟裂、松散裂缝坑槽、沉陷等病害,降低了路用性能及使用年限。
特立尼达天然湖沥青以其特有的性能,使之具有较其它改性沥青更好的路用性能。
八达岭高速辅路(沙河南桥-运河)大修工程路面采用AC-13C沥青混凝土加25%湖沥青改性剂,修建后道路的平整度、舒适度、安全性和使用年限都有了很大的提高。
1 湖沥青简介
湖沥青是天然沥青的一种,特立尼达湖沥青是世界上最著名的天然沥青。
天然沥青是石油在特殊条件下氧化聚合成不同程度的产物,主要由沥青质、树脂、油分和部分不溶物组成。
湖沥青在天然状态下生成,因此含有一定数量的矿物
质,矿物质的主要成分是石英和粘土矿物质。
2 湖沥青路用性能
2.1 出色的高温稳定性
以25% 特立尼达湖沥青混合75%针入度级的沥青而制成的沥青混合料,可大大提高其高温稳定性。
在夏度,一般沥青路面的温度会上升到甚至超过60℃。
使用特立尼达湖沥青可提高承受高温及重型荷载作用时具有良好的稳定性,防止路面变形现象出现。
2.2 极强的低温抗裂性
特立尼达湖沥青可改善沥青在低温环境下的应变表现,增强其韧性,有助预防低温开裂。
2.3 耐久性
特立尼达湖沥青混合料老化过程十分缓慢,对氧化作用有无与伦比的抗老化能力。
研究指出,从碾压式沥青混凝土中抽提特立尼达湖改性沥青,进行针入度测试,其硬化率不超过每年一个针入度。
3 湖沥青所产生的经济效益
随着路面必须不断维修,路面的使用寿命、基础设施的后期投资成本效益也随之增加。
特立尼达改性沥青设计寿命为30年,而常规普通沥青混凝上设计寿命最多15年,其性价比优点为:可以减小沥青路面材料厚度从而降低使用成本;使用相同的层厚,延长路面材料的使用寿命,具有长期
成本的现实价值;在考虑以上两点的同时,采用这种材料后可以为今后节省高额的维护费用,延长使用寿命。
4 湖沥青改性应用
近年来,湖沥青凭借其良好的性能受到了越来越多的关注。
湖沥青对基质沥青的高、低温性能均具有十分显著的改善效果。
将湖沥青中的矿物质清除后抽提出的沥青质,其密度一般为1.39-1.44g/cm3,25℃针人度为0-4,软化点为
93-99℃。
由于其针入度太小,即使加热也无法直接与矿料拌和均匀,故不能直接使用,通常都是与普通的石油沥青掺配使用,由于相对的表面张力,很容易与普通的石油沥青及改性沥青混合,达到不同稠度的针入度等级要求,制造出均质的改性沥青结合料,用于路面工程建设。
通过对掺入不同比例湖沥青的改性沥青试验数据对比可知,随着湖沥青掺量的增加,改性沥青的针入度降低,软化点升高,粘度增加。
说明掺加湖沥青后,沥青的高温稳定性能明显改善。
而湖沥青用量为25%时改性后的沥青具有更良好的路用性能与合理的投资成本。
5 施工工艺
5.1 改性沥青混合料拌和
根据特立尼达湖改性沥青的粘温曲线及马歇尔试验结果,初步确定特立尼达湖改性沥青混合料的施工温度。
沥青拌和温度控制在165~170℃,矿料(不含矿粉)加热温度控制
在175~185℃,混合料出厂温度在170~180℃。
拌和时间为45s,其中干拌至少10s,湿拌35s。
5.2 改性沥青混合料运输
由于特立尼达湖改性沥青粘度较大,如果低于施工温度要求,摊铺碾压就比较困难,达不到设计标准。
因此应采取相应措施,保证混合料在运输过程中温度降低幅度不能超过10℃。
5.3 改性沥青混合料摊铺、碾压、养生
特立尼达湖改性沥青粘度较大,应严格控制摊铺、碾压温度,其中控制摊铺温度不低于160℃,控制摊铺机行走速度在3m/min以内。
碾压温度、速度、遍数的控制要求见表1。
特立尼达湖改性沥青混合料施工完毕后,自然冷却养生,在路面内部温度降低至60℃以下后才可开放交通。
表1 特立尼达湖改性沥青混合料碾压控制要求
6 工程使用效果
改造后的八达岭高速辅路,一改往日旧貌,行车舒适性和安全性大为提高,与旧路相比各项指标都有了很大的改
进。
湖沥青改性路面降低了车辆在行驶造成的噪音,给道路周围的居民一个安静的居住环境。