¿Investigaciones sobre la aplicación de asfalto modificado en carreteras?
1¿Introducción?
Debido al aumento del volumen de tráfico y del peso de los vehículos, los requisitos de calidad del pavimento asfáltico son cada vez mayores. El asfalto de petróleo ordinario es fácil de agrietar a bajas temperaturas y fácil de ablandar a altas temperaturas. Bajo la acción repetida de las cargas de tráfico, es fácil que se produzcan surcos, cambios y enlodamiento, y su rendimiento ya no puede satisfacer las necesidades. El uso de asfalto modificado para resolver los problemas de resistencia a altas y bajas temperaturas, resistencia al deslizamiento, durabilidad y gran capacidad de carga del pavimento es una de las tecnologías avanzadas en el país y en el extranjero. ?
Desde que se reveló la primera patente de caucho asfáltico en el Reino Unido en 1873, el asfalto modificado ha formado muchas marcas. El asfalto modificado se refiere a la adición de modificadores como caucho, resina, polímeros y polvo de caucho. , u oxidar ligeramente el asfalto, mejorando así las propiedades del asfalto. El pavimento pavimentado con él tiene buena durabilidad y resistencia al desgaste, no se ablanda a altas temperaturas y no se agrieta a bajas temperaturas. En cuanto a la selección de modificadores de asfalto, debido a las diferencias en las condiciones climáticas y equipos de procesamiento en varias regiones, la preparación de asfalto modificado también se diversifica y su efecto de modificación está estrechamente relacionado con el tipo de modificador. Hay muchos tipos de modificadores. Los modificadores utilizados para la modificación de carreteras generalmente se dividen en caucho, resina y caucho termoplástico. Por lo tanto, cuando se utiliza asfalto modificado, se debe seleccionar el modificador correspondiente de acuerdo con los diferentes entornos de construcción, economía y técnicas de construcción para mejorar efectivamente la eficiencia de su aplicación en carreteras y satisfacer las necesidades del tráfico. ?
2 ¿Factores que afectan la aplicación de asfalto modificado?
En la actualidad, mi país ha estado investigando asfalto modificado durante más de 20 años, ha logrado muchos resultados técnicos y ha promulgado especificaciones técnicas para la construcción de pavimentos asfálticos modificados. En lo que respecta al estado actual de la investigación de aplicaciones nacionales, las ventajas del rendimiento de las carreteras asfaltadas modificadas han sido profundamente comprendidas y ampliamente reconocidas. Sin embargo, la mayoría del asfalto modificado, ya sea producido localmente o importado del extranjero, tiene sus propias funciones únicas. Al usarlo, se debe prestar atención a los siguientes factores que afectan su promoción y aplicación:
(1) La temperatura de construcción del asfalto modificado es entre 10 ℃ y 20 ℃ más alta que la del asfalto ordinario, lo que aumenta el riesgo de mezclar, pavimentar y rodar. Dificultad de construcción, aumentando así los costos directos de construcción. Y dado que la temperatura de construcción del asfalto ordinario ya es muy alta, el envejecimiento del asfalto se intensificará a medida que aumente la temperatura. ?
(2) El procesamiento y producción de asfalto modificado requiere equipos mecánicos especiales, lo que aumenta la dificultad de uso y el coste correspondiente. ?
(3) El precio del asfalto modificado importado es generalmente más alto, generalmente más del 50% más alto que el del asfalto ordinario. ?
(4) Ya sea que se trate de asfalto modificado de producción nacional o importado, se producirá segregación o aglomeración si se almacena durante demasiado tiempo. ?
3 ¿Cuáles son las aplicaciones habituales del asfalto modificado?
3.1 ¿Asfalto modificado SBS?
El modificador SBS es un copolímero de bloques de estireno-butadieno-estireno. Su característica más importante es que puede mejorar las propiedades del asfalto a altas y bajas temperaturas al mismo tiempo, con un buen rendimiento de recuperación elástica y una fuerte resistencia al envejecimiento. ?
3.1.1 ¿Diseño híbrido?
El diseño de la mezcla asfáltica modificada debe seguir las tres etapas del diseño de la mezcla asfáltica en caliente descritas en las "Especificaciones técnicas para la construcción de pavimentos asfálticos en carreteras": proporción de mezcla objetivo, proporción de mezcla de producción y pavimentación de prueba de mezcla de prueba, para determinar la mezcla de mineral. Graduación del material y dosificación óptima de asfalto modificado. Las siguientes medidas pueden mejorar hasta cierto punto el rendimiento del asfalto modificado y aprovechar al máximo su eficacia. Por ejemplo, la temperatura de mezclado y compactación de la mezcla debe determinarse de acuerdo con las especificaciones técnicas para la construcción de pavimentos asfálticos modificados y la curva de relación viscosidad-temperatura del aglutinante asfáltico. La temperatura de mezclado y compactación en el diseño de la relación de mezcla interior debe ser consistente con. la temperatura de mezcla de la planta mezcladora y laminación en el sitio debe ser consistente, la medición del índice de volumen de la mezcla debe ser uniforme y se debe utilizar el método de vacío para medir la temperatura de la muestra de mezcla asfáltica densamente clasificada. En la prueba de estabilidad Marshall de inmersión en agua de 48 h determinada utilizando el método de prueba de estabilidad Marshall para mezclas asfálticas, la estabilidad residual no debe ser inferior al 80%. ?
3.1.2 ¿Construcción con asfalto modificado SBS?
(1) Realizar una aprobación integral de la medición y control de temperatura del equipo de mezcla para garantizar la precisión del pesaje y temperatura de los áridos, rellenos y asfalto. Entre ellos, el control de temperatura incluye el control de la temperatura de calentamiento del agregado, la temperatura de calentamiento del asfalto, la temperatura de mezcla de la mezcla y la temperatura de salida. ?
(2) Determinar el proceso de compactación. El rango de temperatura de laminado recomendado es de 120 ℃ a 150 ℃. La combinación del proceso de laminado es la siguiente: laminado, vibración DD130 o DD110 y cuatro ciclos de compresión usando alta frecuencia secundaria baja (el valor relativo medido por el densímetro nuclear no aumentará) ; la superposición de los rodillos debe ser superior a 20 cm; presión final: presión estática DD130 o DD110 durante un ciclo; si se encuentran marcas de ruedas, la presión final se puede realizar nuevamente y la presión final debe completarse por encima de 90 °C. Está prohibido rodar dentro del rango de 105 ℃ -115 ℃. ?
(3) Para las mezclas de pavimento asfáltico, el efecto de compactación en el sitio debe controlarse mediante la porosidad y la densidad en dos direcciones. El grado de compactación toma como indicadores de control el 93% de la densidad teórica del día y el 97% de la densidad Marshall. La densidad teórica máxima requerida para el cálculo de la relación de huecos se basa en mediciones diarias y la prueba se realiza de acuerdo con la prueba de densidad relativa máxima (método de vacío) de la mezcla de pavimento asfáltico.
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3.2 ¿Asfalto modificado MAC?
3.2.1 ¿Introducción al asfalto MAC?
Asfalto modificado MAC es la abreviatura de asfalto multigrado y es un nuevo tipo de asfalto modificado introducido desde Estados Unidos. El asfalto modificado MAC fue desarrollado y producido por Harry Asphalt Materials Company en los Estados Unidos en 1987. Se utiliza en Arizona, Texas e Indiana en los Estados Unidos con buenos resultados. Mi país introdujo esta tecnología en 1998 y la aplicó por primera vez en algunas carreteras de Shandong, y luego promovió gradualmente su uso. ?
3. 2. 2 ¿Cuáles son las características del asfalto modificado MAC?
El asfalto modificado con MAC tiene buenas propiedades antienvejecimiento. Está modificado químicamente y tiene buena estabilidad. No se segregará después de almacenarse a temperatura ambiente durante medio año. No contiene azufre y es inofensivo para el cuerpo humano. Es un producto ecológico; MAC también tiene buena resistencia a la formación de rodaduras y al daño causado por el agua (aceite). Debido a su alta viscosidad a altas temperaturas, es fácil formar una película gruesa de asfalto sin fugas, lo que puede prevenir eficazmente la intrusión de agua, mejorar la adhesión entre el asfalto y los agregados, aumentar la fuerza de unión y resistir el daño del agua. ?
3. 2. 3 ¿Aplicación de asfalto modificado MAC?
El asfalto modificado con MAC tiene una elasticidad obvia en comparación con el asfalto ordinario. Después de la prueba del núcleo, la mezcla tiene una alta densidad y una porosidad significativamente reducida. Se puede utilizar en la capa superior de carreteras, como en el tramo de Rizhao a Zhuyuan en Shandong. El asfalto modificado ha obtenido buenos resultados. Los requisitos técnicos Marshall para mezclas asfálticas se muestran en la Tabla 1. Al mismo tiempo, el asfalto modificado con MAC también se utiliza a menudo en proyectos de reconstrucción y mantenimiento de redes de carreteras. Preste atención al control de temperatura cuando lo use. La temperatura del asfalto MAC es entre 10 ℃ y 20 ℃ más alta que la del asfalto ordinario. En particular, la temperatura final de laminación debe controlarse a 110 °C y se debe respetar "alta temperatura, fuerte vibración y rápida compactación". Por ejemplo, las autopistas de Shandong tienen en su mayoría un espesor de 2 a 3 cm. ?
3.3 ¿Asfalto modificado con polvo de caucho residual?
3.3.1 ¿Cuáles son las características del asfalto modificado con polvo de caucho residual?
La adición de caucho en polvo tiene un gran impacto en el rendimiento general del asfalto. En primer lugar, según la investigación realizada en Carcia-Morales, el asfalto modificado tiene una gran capacidad para soportar cargas de vehículos y una buena adaptabilidad. En segundo lugar, a través de la investigación de Zhang Liping, el asfalto modificado tiene buena resistencia al daño por agua, estabilidad a altas temperaturas y resistencia al agrietamiento a bajas temperaturas. Por ejemplo, al agregar polvo de caucho para neumáticos al asfalto, Navarro F.J y otros descubrieron que, por un lado, puede mejorar el módulo viscoelástico lineal a alta temperatura y la viscosidad del pavimento asfáltico en el rango de temperatura de 50 ℃ -163 ℃. aumenta con el aumento de las partículas de polvo de caucho, es significativamente mayor que la viscosidad del asfalto no modificado en las condiciones correspondientes, por otro lado, el módulo de almacenamiento a baja temperatura y el módulo de pérdida se reducen, lo que hace que el aglutinante asfáltico sea más flexible dentro de una temperatura específica. rango. En tercer lugar, a través de una investigación sobre Chipps J.F, se descubrió que el asfalto modificado tiene el mejor rendimiento en términos de envejecimiento, una velocidad de endurecimiento lenta y una baja velocidad de oxidación. La investigación realizada por Palit S.K y otros también encontró que las mezclas de asfalto modificado con polvo de caucho mejoraron el rendimiento ante la fatiga y la deformación permanente; con menor sensibilidad a la temperatura y mejor resistencia al daño por agua. ?
3.3.2 ¿Aplicación de asfalto modificado con polvo de caucho residual?
Las migas de caucho de desecho se han utilizado como aditivo para el asfalto caliente en los Estados Unidos durante muchos años. En 2001, Estados Unidos tenía especificaciones de construcción relativamente completas para el asfalto modificado con polvo de caucho de desecho de carreteras. Desde finales de la década de 1960, mi país ha llevado a cabo investigaciones sobre asfalto modificado con polvo de caucho para impermeabilización de construcciones y carreteras. En el siglo XXI, el asfalto modificado con polvo de caucho residual se ha utilizado ampliamente en pavimentos de hormigón asfáltico en mi país. Hasta ahora, alrededor de 17 provincias y ciudades de todo el país tienen secciones de prueba, y importantes empresas de ingeniería de carreteras en Beijing, Jiangsu, Tianjin y otros lugares también han formulado mejores especificaciones de construcción. Con el desarrollo de la industria, el problema de la contaminación negra se ha vuelto cada vez más grave y la utilización de residuos ha atraído cada vez más atención. El asfalto modificado con polvo de caucho puede resolver los problemas anteriores al mismo tiempo. Se promoverá y aplicará gradualmente el uso racional de polvo de caucho para preparar asfalto para carreteras con buen rendimiento. ?
3.4 ¿Asfalto epoxi?
En la década de 1960, Shell Petroleum Asphalt Company desarrolló por primera vez asfalto epoxi y lo aplicó en diferentes entornos alrededor del mundo, demostrando plenamente el excelente rendimiento del producto en carretera. Durante los últimos 40 años, han surgido infinitas variedades de asfalto epoxi y su investigación y aplicación se han generalizado cada vez más. El asfalto epoxi tiene una excelente resistencia a la formación de rodaduras a altas temperaturas, resistencia a las grietas a bajas temperaturas, durabilidad y resistencia a la fatiga, y se usa ampliamente en la pavimentación de plataformas de puentes de acero ortotrópico y en carreteras de tráfico muy pesado. ?
El asfalto epoxi a menudo utiliza asfalto modificado SBS nacional como asfalto base y resina epoxi japonesa. La resina epoxi consta de dos partes: agente principal y agente de curado. Los indicadores técnicos se muestran en la Tabla 2. ?
4 ¿Conclusión?
Además del asfalto modificado anterior, comúnmente se utilizan asfalto modificado con asfalto de roca natural, asfalto modificado con aceite pesado Tahe, asfalto modificado con SBR, asfalto modificado compuesto, etc. En comparación con el asfalto ordinario, su durabilidad, impermeabilidad, estabilidad a altas y bajas temperaturas y resistencia a las rodaduras han mejorado en diversos grados. ?
Las autopistas y caminos modernos han experimentado muchos cambios: el volumen de tráfico y la frecuencia de conducción han aumentado dramáticamente, las cargas por eje de los camiones han seguido aumentando y se ha implementado ampliamente la conducción en un solo sentido con carriles separados, lo que requiere mejoras adicionales. de las propiedades antiflujo de la superficie de la carretera, es decir, la capacidad de resistir el surco a altas temperaturas, mejorar la flexibilidad y la elasticidad, es decir, la capacidad de resistir el agrietamiento a bajas temperaturas, mejorar la resistencia al desgaste y extender la vida útil; Para cumplir con los estrictos requisitos anteriores, la gente ha comenzado a prestar atención a la modificación del asfalto de petróleo.
El tipo y proceso de preparación del asfalto modificado depende del tipo y cantidad de modificador así como de la composición y desempeño del asfalto base (asfalto original). Ante la creciente variedad de asfaltos modificados, conviene conocer su rendimiento, escenarios de aplicación, eficiencia de producción, etc. , esforzándose por ahorrar costos y al mismo tiempo garantizar la mejora de la calidad de las carreteras, mejorando así eficazmente el nivel de aplicación de diferentes tipos de asfalto modificado en las carreteras.
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