温拌沥青混合料技术在中国应用和研究.doc

公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集温拌沥青混合料技术在国内的应用与研究曾红雄1 吴晓春2 王彩艳3 李娜1 王海峰1（1.长沙理工大学公路工程学院 湖南长沙 4100762.长安大学材料工程学院 陕西西安 7100543.西安公路材料再生工程技术研究中心 陕西西安 710065）摘 要：针对热拌与冷拌沥青混合料的各自缺点，国内外正在对一种拌与温度介于两者之间的新技术温拌沥青混合料技术，由于其环保、经济与路用性能优良性给予很大的关注。特别是最近开发的一种基于乳化沥青的温拌沥青混合料，它的拌与温度在80120之间，其性能完全可以达到热拌沥青混合料的要求。关键词：温拌沥青混合料 路用性能 乳化沥青 应用 研究 Abstract: Both hot mix and cold mix asphalt there are distinct advantages，but their disadvantages are also well known. Researchers around the world developed a new kind of asphalt mixture-warm mix asphalt ，which mixing temperature is between hot mix and cold mix.It is excellent given so pay close attention to its envirmomental protection、economical & road performace.Especially,there is a kind of asphalt mixture-warm mix asphalt is based on emulsion in recent. The mixture-warm mix asphalt is mixing temperature can be from 80 to 120,which the Road performance can attain completely mixture-hot mix asphalt mixture to anticipate of request. Keywords: Warm-mixed asphalt mixture ;Road performance;E mulsified asphalt;Apllication;Research1.热拌及冷拌沥青混合料技术 热拌沥青混合料路面经过几十年的发展，其应用技术已经非常完善，应用效果也非常理想，因此这种技术已经在各国得到了大面积的推广。但是热拌沥青混合料在拌制、运输以及摊铺的过程中出现有害气体排放、热老化以及过多能耗等问题，逐渐为各国的科技工作者所关注。 有害气体排放问题。由于热拌沥青混合料的拌与温度高，所以混合料拌制过程乃至摊铺时冒“青烟”是非常普遍的。这些气体中主要的有害成分是CO2、CO、SO2、NOX 以及VOC可挥发有机物与各种有机芳香物质等。因此，热拌沥青混合料在拌制与摊铺过程中挥发出来的“青烟”不但严重污染了周围的环境质量，而且对现场施工人员的身体健康也造成了很大的影响。 热老化及过多能耗问题。热拌沥青混合料的拌制与摊铺温度一般在140180，在如此高的温度且是有氧气的情况下，沥青的老化是不可避免的；并且，拌与时沥青裹附在集料上的沥青膜的厚度基本上都小于10m，这更加剧了沥青的热老化程度。这样沥青混合料的路用性能就不可避免的将受到一定不利影响。而且，沥青与集料分别加热到如此高的温度，必然要消耗大量的能源。这与我国当前发展绿色的与可持续发展的战略是背道而驰的。 而冷拌沥青混合料虽然在环保、能耗等方面有一定优势，但由于其整体的路用性能与热拌混合料相比差距还很大，因此它只能应用在低等级路面的下面层与基层以及沥青路面的修补。因此，十分有必要研究一种绿色的与环保的沥青混合料来取代热拌混合料，使其既能保持与热拌混合料一样的使用品质，又能充分地保护环境与节约能源。这已经成为各国科技人员努力的方向。2.温拌沥青混合料的国内发展现状 经过各国科研者的攻关，现在终于开发出了一种通过添加乳化剂使混合料的拌与摊铺介于热拌沥青混合料与冷拌沥青混合料之间，但其路用性能基本与热拌沥青混合料一致，同时又克服了热拌沥青混合料由于高温而释放各种有害气体与粉尘对环境造成污染。 温拌沥青混合料首先是在欧洲由Shell与 Kolo-veidekke于1995年联合研制出来，并在1996年进行了现场试验。其原理总体上就是降低混合料在碾压成型时的粘度，进而降低温度。目前，温拌沥青混合料主要有4种生产方式：2.1德国Aspha-Min.温拌沏青混合料技术，它利用沸石矿物的吸水性，加入到沥青中发泡，从而降低沥青粘度，可使混合料生产拌与温度降低30左右。2.2壳牌公司两组分温拌沥青混合料WAM-Foam技术，它的结合料分两阶段加入，即先将软沥青与集料混合，然后加入发泡的硬质沥青。2.3利用德国Sasol Wax公司生产的降粘剂得到温拌沥青混合料，它通过加入Sasohit，能显著降低沥青的高温粘度，从而降低混合料拌与温度。2.4美德维实伟克公司研究开发的基于乳化沥青分散技术的Evotherm温拌沥青混合料。由于前三种温拌技术主要是在欧洲应用且技术保密，因此国内主要采用的是第四种技术并且修筑了5条乳化沥青的温拌沥青混合料试验段，见表1。基于乳化沥青的温拌沥青混合料试验路段 表1编号 时间 地点 沥青种类 厚度1 2005-9 110国道 AC-13 4cm2 2006-5 上海新市路 AC-13 3cm3 2006-5 北京顺义 AC-13 4cm4 2006-9 北京6环 SMA-13 4cm5 2007-6 北京4环 AC-13 4cm 以上五条试验段由于是国内首引的技术，故采用的都是比较保守的方案，一般拌与温度都保持在120左右，碾压温度一般保持在90左右，但与传统的热拌沥青温度相比已经有很大的降低了。 在北京昌平试验段成功的基础上上海进行了国内第二条试验段的铺筑，在此之前进行了两种方案室内的对比试验。3.温拌沥青混合料的性能 室内试验粗集料采用优质的灰绿岩，细集料采用石灰岩，沥青采用壳牌70#，乳化剂采用美德维实伟克PC-1606，乳化沥青由壳牌乳化沥青厂生产。混合料的加热温度见表2，总拌与时间相同温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的拌与温度表2温拌沥青混合料 热拌沥青混合料沥青/乳化沥青加热温度/ 95 165集料加热温度/ 120 170拌与温度/ 110 140 按表2温度采用完全相同的沥青混合料组成进行成型试件，然后进行有关性能指标对比测试，试验结果如表3所示。温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的主要性能表3项目 温拌 热拌 规范空隙率/% 3.1 3.8 35矿料间隙率VMA/% 14.1 14.6 14马歇尔稳定度/kN 8.4 8.9 8冻融劈裂强度比TSR/% 80 77 75动稳定度/次mm-1 1500 1050 1000 从试验结果可以看出，温拌沥青混合料压实性能良好，马歇尔稳定度达到规范要求。又因为温拌沥青混合料中掺加的乳化剂是一种优良的抗剥落剂，因此其能很大程度上改善集料与沥青的粘附性能，减少沥青膜被水分置换的几率，从而大大提 高了沥青混合料的抗水损害能力，通常可以提高TSR5-10%。并且，根据车辙试验，相同沥青用量的 情况下温拌沥青混合料的抗车辙性能明显优于热拌沥青混与 料。其原因就于温拌沥青混合料密实性更好、沥青膜的稳定性更好，从而混合料的热稳定性优于热拌混合料的热稳定性。热拌转化为温拌 CO2排放减少（吨/年）10%30%50%100%439560 131428421934044351644柴油节省（吨/年）37500112125187125371250 采用室内试验确定出的乳化沥青温拌混合料配方进行试验段铺筑（见图1）。施工完毕后对试验段路面进行了现场检测（见图2），测试结果见表4，其结果完全满足现行规范要求。 温拌沥青混合料试验现场测试结果 表4检测项目 现场检测 规范要求4渗水系数/（mL.min-1） 85 300构造深度/mm 0.75 0.55摆值/BPN 55 45压实度,% 96.5 最大理论密度的92% 图1 温拌沥青混合料路面近观 图2 温拌沥青混合料试验段芯样4.温拌技术的优点4.1节能经济。根据有关调查，拌与温度降低50，CO2的排放将降低50%左右，生产1吨混合料将节省11.5公斤燃油。按我国道路市场每年消耗2.5亿吨的沥青混合料计算，温拌的减排CO2与节能贡献，见表5温拌减少温室气体排放与节能 表54.2环保。采用温拌技术后在混合料生产过程中大大降低了有害气体的排放，见表6，这有益于城市空气质量的提高。同时，沥青混合料运输与施工过程中，高温带来的“烟雾”即大量苯可溶物等有机芳香物质大大降低，见表7，这大大改善了周围居民的生活环境与对施工人员身体的危害。沥青混合料拌合楼的排放 表6有害气体减少量，%CO63SO281NOx58VOC 可挥发有机物30沥青混合料施工现场的烟雾测量 表7烟雾成分减少量，%BSM总苯可溶物86TOM总有机物51TPM总颗粒物474.3沥青老化程度得到改善。由于沥青从拌与、运输到摊铺，其温度下降了3050，故大大降低了沥青的老化程度。4.4提高施工质量与效率。由于乳化沥青温拌混合料对碾压的温度不敏感，在温度低至70时仍可压实，并且由于碾压的初始温度低，故缩短了开放交通的时间，因此这大大提高了施工质量与效率。4.5路用性能优良。无论从室内混合料性能指标还是现场所测试的各项指标来看，温拌沥青混合料不但完全达到了热拌混合料的性能，而且有些指标还优于热拌混合料。这可能是温拌沥青混合料中添加了乳化剂起了一定的作用与沥青老化程度降低的缘故。4.6可施工时间延长。由于乳化沥青温拌混合料的拌与与摊铺温度都大大降低了很多，因此可施工时间也延长不少，这给我国北方地区可施工时间又增加了12个月的时间。4.7温拌沥青混合料使用的设备全部都是热拌用的那套设备，无须更换改造，这给温拌技术的推广带来了很大的便利。5.应用前景 通过国内对现今已完成的温拌沥青混合料试验段的性能试验与评价我们可认为温拌技术在以下几个方面有很大的应用前景：5.1由于“烟雾”排放的大大减少，可以将这种技术应用于长大隧道与城市对空气质量要求高的地区，这有利于保护环境与改善工人的劳动条件。5.2用于高寒地区公路建设与运输长距离公路建设而担心沥青混合料温度由于温度降低而得不到有效压实的路段。这扩大了施工方的施工范围也增加了自己的市场渠道。5.3超薄罩面。公路养护维修中经常采用薄层罩面（34cm），甚至超薄罩面（1.52cm），特别是我国老路面破损的情况都较严重，沥青罩面时要面对较多的老路面不均匀性的问题，传统的热拌方法在摊铺温度迅速降低的情况下难以对路面进行压实，而温拌方法却能很好的克服热拌沥青混合料薄层摊铺时由于过快降温导致路面难以碾压的问题。因此，温拌技术可广泛的应用与我国的公路养护维修中。5.4回收料含量较高的再生混合料。厂拌热再生混合料中如果回收料的添加超过30%就会造成混合 料出料温度过低或回收料加热温度过高引起老化严重等问题，但采用温拌技术就可以大大降低再生混合料出料的温度，因此可以使再生料的用量更多一些，甚至可以达到5060%。5.5由于温拌沥青混合料的性能可以媲美于热拌沥青混合料，因此这种技术可以应用于沥青面层各层位的施工。6.结语由于温拌沥青混合料技术具有节能、经济、环保、性能优良等优点，通过室内试验与试验段实际工程应用来看，其路用性能完全符合热拌沥青混合料的各种性能指标，但它的应用范围却要大于热拌沥青混合料技术应用的范围，因此，我们有理由相信在不久的将来，温拌技术将会在我国的公路界大放异彩。参考文献1JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范S2JTJ014-1997，公路沥青路面设计规范3徐世法等.高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前J，公路，2005（7）4季节等.高节能低排放型温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的性能对比研究J交通科技报，2006（11）5秦永春等.温拌沥青混合料技术及最新研究S石油沥青，2006（8）6马卫民等.Evother 温拌沥青混合料技术在中国的应用7Gerrilsen A H. Innovalinn: the way ahead-Internationalasphal trends in developments R .AAPA Conference， Perth