相變調(diào)溫材料(DTC)在道路瀝青混合料中的應(yīng)用

1、相變調(diào)溫材料（DTC）在道路瀝青混合料中的應(yīng)用摘要：DTC道路相變調(diào)溫瀝青混合料利用太陽能，通過相變存儲熱量，削減路面溫度和環(huán)境溫度溫差值，有利于提高秋末冬初季節(jié)快速降溫過程中瀝青路面抵抗低溫收縮開裂的能力，提高路面使用壽命。同時，當(dāng)環(huán)境溫度劇變時，消除公路產(chǎn)生黑冰（霜凍）安全危害，減少結(jié)冰路面安全事故及交通癱瘓發(fā)生。相變材料綠色環(huán)保，達(dá)到冬季融冰融雪，夏季降低路面高溫的作用。關(guān)鍵詞：DTC相變調(diào)溫添加劑；溫度；環(huán)保；安全；融雪DTC道路相變調(diào)溫材料，通過相變材料儲存能量，在不同環(huán)境溫度進(jìn)行相變調(diào)溫，智能調(diào)控瀝青路面溫度，避免普通瀝青混合料對溫度的敏感性，克服環(huán)境溫度的不利影響，降低出現(xiàn)高溫車

2、轍，低溫開裂的破壞現(xiàn)象，延長瀝青混合料溫度疲勞壽命，改變了瀝青混合料的性能，使道路壽命延長。同時，通過對自然界溫度的吸收和釋放，自動調(diào)節(jié)路面溫度，達(dá)到冬季融冰融雪，夏季降低路面高溫的作用，有效防控交通事故安全隱患。該種材料的試驗路為津港公路，位于天津市津南區(qū)，屬于國省重載干線，一級公路，本次DTC瀝青混合料試驗段應(yīng)用于K22+077K24+077,路面寬24m,面積48000m2，應(yīng)用于4cm瀝青砼表面層。1、施工前準(zhǔn)備1.1DTC相變調(diào)溫材料作用原理研究相變材料（PCM-PhaseChangeMaterial）:是指隨溫度變化而改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，

3、這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。DTC道路相變調(diào)溫材料，是通過對植物的臨界萃取、冷凍離析，然后通過堿化、螯合等工藝，利用化學(xué)盾構(gòu)的方式復(fù)合而成的新型化合物。蓄熱機(jī)理與特點：相變材料具有在一定溫度范圍內(nèi)改變其物理狀態(tài)的能力。以固液相變?yōu)槔?，在加熱到熔化溫度時，就產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲存大量的潛熱；當(dāng)相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內(nèi)要散發(fā)到環(huán)境中去，進(jìn)行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態(tài)發(fā)生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個寬的溫度平臺，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。1

4、.1DTC原材料試驗1.2 瀝青原材料瀝青采用山東濱洲70號基質(zhì)瀝青摻加SBS改性瀝青，技術(shù)性能指標(biāo)滿足設(shè)計要求。1.3 粗集料試驗粗集料采于薊縣料場，技術(shù)指標(biāo)試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求。1.4 細(xì)集料試驗與粗集料來自同一石料場，技術(shù)性能試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求。1.5 礦粉采用石灰?guī)r類石料加工，技術(shù)性能試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求。2. 室內(nèi)各項性能指標(biāo)研究過程采用AC13密級配，礦料規(guī)格和密度見表5。試驗方法與普通瀝青混合料試驗方法相同，將DTC道路相變調(diào)溫材料添加劑按添加量加入到溫度在180185°C的瀝青混合料中拌和10min（在拌和鍋內(nèi)），按規(guī)定時間拌和制件。表1瀝青混合料技術(shù)性能試驗結(jié)果3

5、、室內(nèi)試驗結(jié)論1、DTC材料在瀝青混合料拌合、施工、攤鋪應(yīng)用中安全可靠，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)可行。2、馬歇爾檢測結(jié)果、低溫抗裂性、穩(wěn)定性、凍融劈裂、自調(diào)溫瀝青混合料路用性能滿足公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)性能要求。4、DTC添加劑的使用劑量和施工工藝4.1 DTC添加劑的使用劑量DTC添加劑的使用劑量為瀝青混合料的0.30.5，即每噸瀝青混合料中摻入34kg。本次試驗道路使用劑量則為瀝青混合料的0.4%，即每噸瀝青混合料中摻入4kg。嚴(yán)寒（-25°C；-20°C）添加0.5%,0.45%。特殊寒冷路段使用劑量可為瀝青混合料的0.5。每倉瀝青混合料的相變材料實際添加量應(yīng)按下列公式計算：m=Mxcm相

6、變材料實際添加量，單位為千克（Kg）；M每倉瀝青混合料實際產(chǎn)能，單位為千克（Kg）；c相變材料摻量，4%劑量。（估算用量：每公里單車道（3.75米寬）DTC用量為1噸。）4.2 DTC添加劑瀝青混合料的生產(chǎn)工藝DTC添加劑的使用工藝簡單、方便，在瀝青混合料拌和過程中加入其內(nèi)即可采用投料器中投放，投料器投放前預(yù)先調(diào)試好投放速度，相變材料實際添加量的誤差不超過±0.05%。先對礦料進(jìn)行干拌，噴入瀝青后10s，從拌和機(jī)觀察口一次性將相變調(diào)溫劑投入拌合樓中，拌和時間最好增加10秒以上。瀝青加熱至165°C以上，最高不超過170°C；礦料加熱至195°C；相變自調(diào)

7、溫瀝青路面材料的出廠溫度控制在175C以下。成品瀝青混合料的質(zhì)量控制和儲存運輸按常規(guī)瀝青混合料進(jìn)行。5、DTC添加劑瀝青混合料的生產(chǎn)工藝注意事項（1）DTC在瀝青混合料拌和時直接摻入，不替代礦料和瀝青。瀝青混合料拌和樓DTC用量根據(jù)摻量和每倉實際混合料產(chǎn)量計算決定。（如實際每盤產(chǎn)量為2000kg，DTC摻量為0.4%，則每倉DTC用量為8kg）（2）DTC投放方式：相變調(diào)溫劑的摻入無需改變?nèi)魏渭夹g(shù)和設(shè)備條件，即可手工投放，也可機(jī)械自動添加。a）人工投放：拌和前先將相變調(diào)溫劑稱量好，裝入袋中，置于拌合樓投放口處，然后通過觀察或預(yù)先加工好的投料口進(jìn)行人工投放。b）機(jī)械自動投放：可以考慮投放相變調(diào)溫

8、劑的輸送設(shè)備進(jìn)行投放。通常試驗室或者施工時用量較小，可采用人工計量后投放；現(xiàn)場拌和施工中，如果是大批量使用，可以考慮增加一臺計量相變調(diào)溫劑裝置，再經(jīng)過輸送設(shè)備進(jìn)行投放。（3）DTC投放注意事項：a）生產(chǎn)前，確保拌和樓的各項指標(biāo)處于正常，溫度控制精準(zhǔn)、穩(wěn)定，攪拌性能可靠，以保證相變調(diào)溫劑迅速的熔融分散。b）生產(chǎn)中，投放應(yīng)按照設(shè)定時間和摻量穩(wěn)定進(jìn)行，不得影響拌和樓正常生產(chǎn)并采取預(yù)防措施確保施工中不發(fā)生漏投、多投、錯投、投放時間錯亂等問題。c）在生產(chǎn)前對投放人員進(jìn)行必要放操作培訓(xùn)及技術(shù)交底，對投放人員采取必要的安全保護(hù)措施。生產(chǎn)過程中隨時核對產(chǎn)量及投放量是否匹配。6、現(xiàn)場施工與熱拌瀝青混合料的常規(guī)施

9、工工藝相同，筑面層前，檢查基層或下臥瀝青層的外觀及質(zhì)量，基層或下臥瀝青層已被污染時，必須清洗或經(jīng)銑刨處理后方可鋪筑。并應(yīng)滿足面層的功能性要求，混合料不易離析，便于施工。6.1瀝青混合料的攤鋪應(yīng)保持連續(xù)、均勻、不間斷的攤鋪。攤鋪速度1-3米/分鐘。攤鋪成型碾壓前嚴(yán)禁人員在路面上行走，確保路面平整度。6.2瀝青混合料壓實（1）碾壓前保證壓路機(jī)碾壓輪表面潔凈禁止將輪上帶雜物進(jìn)行碾壓。（2）與普通瀝青砼碾壓工藝相同，采取初壓、復(fù)壓、終壓碾壓順序，碾壓時注意：在混合料攤鋪后較高溫度下進(jìn)行，并不得產(chǎn)生推移、發(fā)裂。壓路機(jī)碾壓46遍，最好多壓2遍；無顯著輪跡。速度控制在1.5-2Km/h，低處向高處碾壓,相鄰

10、碾壓帶應(yīng)重疊1/31/2輪寬，最后碾壓路中心部分，壓完全幅為一遍。碾壓時將驅(qū)動輪面向攤鋪機(jī)，碾壓路線及碾壓方向不應(yīng)突然改變而導(dǎo)致混合料產(chǎn)生推移。壓路機(jī)起動、停止應(yīng)提前減速緩慢進(jìn)行。終壓緊接在復(fù)壓后進(jìn)行，終壓采用30t以上輪胎壓路機(jī)，終壓不宜少于4遍，終壓速度為2.5-3.5Km/h，路面應(yīng)無輪跡。壓路機(jī)的碾壓段長度與攤鋪速度相適應(yīng)，并保持大體穩(wěn)定。壓路機(jī)每次由兩端折回的位置應(yīng)階梯形的隨攤鋪機(jī)向前推進(jìn)，折回處不應(yīng)在同一橫斷面上。在攤鋪機(jī)攤鋪的過程中，壓路機(jī)不得隨意停頓。（3）壓路機(jī)不得在未碾壓成型的路段上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭或停車等候。振動壓路機(jī)在已成型的路面上行駛時應(yīng)停止震動。（4）在當(dāng)天碾壓的尚未冷卻

11、的瀝青混合料面層上，不得停放任何機(jī)械設(shè)備或車輛，不得散落礦料、油料等雜物。（5）待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50°C后，方可開放交通。特殊要求時需要開放交通時，終壓后可采取灑水降溫方法。（6）質(zhì)量控制及標(biāo)準(zhǔn)：對其原材料、級配、配合比、含油量、馬氏試驗測定穩(wěn)定度、流值等各項技術(shù)指標(biāo)檢測。碾壓后的成品現(xiàn)場鉆芯取樣，用蠟封法測定密實度。7、工程應(yīng)用結(jié)果應(yīng)用于津港公路大修工程面層（改性AC-13），樁號K22+077-K24+077,全長2000米，路面寬24米。抽檢試驗結(jié)果如下表所示：測試環(huán)境溫度：現(xiàn)場采用溫度計定時檢測實時氣候溫度檢測結(jié)果如表1所示。實時環(huán)境平均溫度為-7.5

12、C。DTC瀝青路段路表溫度與普通路面溫差為2.9C。溫度調(diào)節(jié)效果明顯，而且在2019年1月下中雪過程中,下雪后試驗路與普通路段進(jìn)行融雪比較，試驗路路面沒有明顯積雪，隨著下雪過程慢慢溶解，而且瀝青砼不結(jié)冰板，雪后5小時左右基本融雪，效果明顯。該試驗路達(dá)到了預(yù)期的效果。8、應(yīng)用結(jié)論DTC道路相變調(diào)溫材料在不同環(huán)境溫度進(jìn)行相變調(diào)溫，智能調(diào)控瀝青路面溫度，避免瀝青混合料對溫度的敏感性，克服環(huán)境溫度的不利影響，降低出現(xiàn)高溫車轍，低溫開裂的破壞現(xiàn)象，且可在雪天自行融雪(中小雪)，有效避免形成黑冰(大暴雪)，有效避免雪天行車安全事故，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益極其顯著。DTC道路瀝青混合料的性能特點：預(yù)防凍雨、冰雪層危害；融薄雪，減少環(huán)境綠化危害；應(yīng)用安全可靠；施工簡單易操作。安全效果：有效減少因冰雪、黑冰帶來的行車安全事故隱患。環(huán)境效果：避免融雪過量用鹽或融雪劑對綠化、土壤、車輛的破壞。社會與經(jīng)濟(jì)效果：該種材料使得瀝青路