半温拌沥青技术简介-C.doc

半温拌沥青技术简介 1.半温拌技术定义及技术关键 半温拌沥青技术是工艺革新技术，非新材料技术。判断是否是半温拌技术，主要有以下两个界定标准： 1）半温拌沥青拌合混合料应用于路面面层各层，需满足现行沥青路面施工技术规范面层技术要求。尤其是材料使用性能的技术要求，不允许妥协。 2）采用热拌全套设备和工艺流程施工，所有工艺操作温度比热拌显著下降（ 6080 ）。下降50以上，既是节能环保的要求，也是减轻材料老化的要求。 2. 半温拌技术的工程价值 2.1混合料水稳性、热稳性改善 半温拌沥青表面活性剂在成型后会向沥青与石料界面位置富集，形成化学粘结加强，提高混合料抗水损坏能力，沥青老化减轻也对粘结有利。粘结力的提高，对高温稳定性也有明显的好处。另一方面，半温拌沥青混合料的胶结料粘度大，细料和胶浆沿摊铺面厚度方向的离析显著减轻，也一定程度对混合料的高温稳定性有利。两方面的结合，抵消沥青老化减轻带来的影响尚且有余。 表 1 AC13混合料性能 项目马歇尔稳定度流值浸水马歇尔残留稳定度冻融劈裂残留稳定度动稳定度说明半温拌AC1311.65KN3.595.4%82.7%2610次/mm添加1.5%普通硅酸盐水泥热拌AC1313.2KN2.4384.2%81.51450次/mm规范要求8KN1.5-480%75%1000次/mm表1是代表性的混合料设计参数和常规性能温拌和热拌的对比数据（在完全相同的配合比条件下）。通常情况下，半温拌混合料会比热拌混合料（配比和体积参数几乎一样的前提下）冻融劈裂比高，而动稳定度温拌也要高80%。这个统计规律，不仅在国内项目充分体现，与国外的相关研究应用结果也基本吻合。 2.2老化减轻、寿命延长 沥青的老化与温度的呈指数关系，在某个温度以上会急剧发展，剧烈老化通常伴随大量的烟气（氧化和轻质成分的大量损失）。温拌界定标准中要求拌和温度比热拌降低30以上，而半温拌,更是比温拌再低20-30。 老化减轻，同时沥青与石料的粘附力增强，温拌材料的抗疲劳、耐久性能提高是容易预见的结果。表4是同一配比条件下用轮碾成型试块切割小梁进行的弯拉疲劳试验的结果，温拌疲劳寿命提高幅度显著。表2的间接疲劳作用结果体现了同样的趋势。 表 2 小梁弯拉疲劳寿命 类型 单位应变（） 200 400 600 热拌 次 599424330716066 半温拌 次 1145464 428759501 提高比率 % 91.1 29.6 56.6 2.3半温拌混合料在料温降低后仍更易压实 图1是一个碾压温度与碾压密实度的关系图。对于热拌沥青混合料，在温度特别高和特别低时，现场压实空隙率取决于级配，而正常作业温度情况下，碾压效果取决于沥青粘度，而沥青粘度与温度密切相关。 如原理所述，影响温拌碾压的是沥青粘度和水膜润滑结构的叠加。如图1所示，温拌沥青混合料的摊铺/压实工作性对温度的敏感性大大降低（甚至形成不敏感温度范围），可以达到目标压实度的压实温度范围明显扩大。而且，该温度范围中值较热拌低3060左右，由于与环境温度差异下降，温度下降速度减缓为热拌料的一半。综合两个影响因素，温拌混合料能获得24倍于热拌混合料的有效压实时间（可以达到目标压实度的压实时间）。同时，压实程序完毕后，摊铺面温度基本上已经接近开放交通温度，可以即时开放交通。 图 1压实温度对比 2.4运输和摊铺过程料温降速减缓 半温拌沥青混合料的出料温度下将，与环境温度的差异缩小，按照热传导学原理，物体与环境温度差异越小，则其温度变化速率越小。由图分析，由177下降到143只用了3分钟，而143下降到113用了6分钟。这一点，对于半温拌季节施工，具有非常重要的意义，半温拌和热拌的这点差异，正好踩在压实有可操作性时间的门槛上。 图2 摊铺面温度降温曲线 2.5施工现场烟气骤减 温拌的定义决定了温拌的拌和温度必须控制在沥青开始产生大量烟气的温度之下。国家环境测试中心结合北京的试验路工程，测试了施工现场烟气排放情况，结果是温拌比热拌数量级下降。这对于封闭空间施工具有重大工程意义。 表3 施工现场有害物浓度测试 测试项目 单位热拌 半温拌 降幅（%） 沥青烟 mg/m21.1 1.26 96.2 苯可溶物 mg/m19.5 0.39 99.0 苯并芘 mg/m0.0940100 3. 工程应用方向 结合以上半温拌技术的工程价值，截至目前，这些潜在应用方向均已经有了成功的实际应用。主要的技术应用方向和技术结合点如下： 3.1更优性能保持的冬季施工（延长施工时效） 半温拌技术一个非常重要的应用方向就是延长施工时效。延长施工时效包括： 1）在一些热拌不宜施工的月份进行施工，在施工质量保证的前提下加快工程进度，提高项目投资收益率，摊薄施工单位机械和人力成本。 2）在一天之内有更长的可施工时间。单位工程量施工封闭工作面时间缩短，使施工安排更加灵活，同时，在较低气温和较大风力条件下也能进行质量有保证的施工。 3）混合料的供应半径增大，供应盲区减少，拌和楼产能和摊铺面产能能够得到更充分的发掘，单位时间能够安排的工程量增加。 3.2隧道路面 随着我国路面建设进入新的阶段，新开工的高等级公路西部省份、边远山区的比例逐年增加，主要特点之一就是隧道特别是长大隧道比重迅速增加。另一方面，随着车辆保有量的增加，城市快速通道建设加速，钻山、过江隧道和下穿式地下通道的项目显著增加。从降低维修难度和成本、以及降低噪声，改善通行安全性的角度，越来越多的隧道项目倾向于采用沥青混凝土路面。比较于常规道路路面，隧道路面工作状态和施工工况均有较大差异。 半温拌工艺是显著优于热拌的隧道路面工艺方案，其技术经济优势如下： 1、半温拌混合料的料温条件下，沥青的氧化和挥发轻微，基本实现无烟操作，隧道工作环境显著改善，施工质量可控可管； 2、半温拌混合料的可压实时间显著延长，有利于整体施工质量的保证； 3、即使由于层间水分蒸发，混合料温度下降到蒸汽条件下，半温拌沥青混合料仍然能够实现有效的压实，不会留下界面隐患。 3.3高海拔、山区和交通不便地区 沥青混合料作为柔性路面材料，由于对路基变形和温度疲劳适应性强，是比水泥路面更适合于高原地区、山区应用的路面方案。但是，常规的热拌沥青混合料施工工艺，通常要求在10以下以及大风降温天气不得进行施工。高原和山区气温普遍偏低，同时还要考虑阴阳面温度差异大带来的施工适应性，无论是年度可施工日，还是日可施工时间，热拌沥青混合料可施工时间均显著缩短。高原、山区平均气温低，通常更强调沥青混合料半温拌性能，常常采用90#甚至更软的沥青，为了防止老化，软沥青要求更低的施工温度。另一方面，为了确保压实，往往要采用提高的出料温度（或者同时增加沥青用量）的方式。材料和施工对温度的要求往往形成无法兼顾的矛盾。在青藏等高海拔地区，缺氧造成的燃烧效率下降和热拌较高的拌和温度要求又形成了另一个矛盾。在采用改性沥青时，这两对矛盾几乎无法协调。同时，高海拔地区和山区还普遍面临拌和楼建设困难，物料供应困难等突出问题。 半温拌技术的采用，将根本性解决沥青路面在高原实施的两大矛盾。带来工程经济意义和工程使用性能意义上的双重收益。 1、半温拌沥青路面施工气温门槛下降15，显著延长了施工季节和日施工时间。施工效率增加，质量控制难度下降，设备和人力成本明显下降。 2、半温拌拌和混合料出料温度低，沥青温度只需要确保其流动性，而石料加热温度降低明显，燃油消耗降低，燃烧效率提高，不充分燃烧的污染明显减轻。 3、混合料拌合过程几乎不形成老化。另一方面，由于有效压实时间延长，现场的压实密实度会比热拌明显改善。混合料的使用性能将得到双重的保障。有利于混合料抗裂和抗冻能力的保持。 4、半温拌料运送半径增加一倍以上，拌和楼建设和供应的成本相应降低，建设选址的灵活性大增。 3.4人口密集城区 温拌混合料可获得2倍以上于热拌混合料的可压实操作时间，由于与环境温度差异减少，摊铺面温度离析状况也显著改善，有利于混合料特别是层间界面混合料的压实成型，彻底解决规模化铺装的工艺配套问题。半温拌用于人口密集城区的解决了如下问题: 1）城市道路罩面多在夜间实施，时间严格受限，半温拌工艺的大面积应用可以显著提升城市道路路面施工质量和耐久性； 2）穿越人口密集城区道路罩面实施，必须同时考虑施工期间的污染和对交通的影响，温拌工艺的无烟化的施工工艺，以及更快的开放交通时间，大大增加在白天早晚高峰间实施罩面项目的可能性。 3）采用半温拌工艺后，混合料的供应半径至少增加1倍。半温拌料生产时产生的环境污染明显下降（可以更靠近主城区）。如果全部切换为温拌料生产的话，拌和楼实现对人口密集城区有效覆盖的余地显著增加，有利于提升拌和楼布局的集约化程度。 4、造价半温拌沥青由于无需保温加热，常温下使用，而混合料出料温度在85120，集料出于除尘除水的需要，其温度仅需加热到140左右，因