温拌沥青混合料技术性能及应用前景分析

1 温拌沥青混合料技术性能及应用前景分析 陈小健 江苏科技大学土木工程与建筑学院 江苏 镇江 212003 摘 要 本文简答介绍了温拌沥青混合料的组成机理 技术性能 制备途径以及在道路工 程中的应用 分析表明 温拌沥青混合料作为一种新型的路面材料 具有能耗低 污染小 路用性能好 施工周期短等特点 适合我国公路建设发展的需要 关键词 温拌沥青混合料 组成机理 技术性能 制备途径 工程实例 Analyses on the technical performance and application prospect of Warm Mix Asphalt CHEN Xiaojian School of Architecture and Civil Engineering Jiangsu University of Science and Technology Zhenjiang 212003 China Abstract The composition mechanism technical performance fabrication methods of Warm Mix Asphalt and its application on road engineering were simply introduced in this paper It has been proved that as a new pavement material Warm Mix Asphalt has the features of low energy consumption less pollution good pavement performance and short construction period Warm Mix Asphalt is suitable for the development needs of our country s road construction Key words Warm Mix Asphalt composition mechanism technical performance fabrication methods engineering example 0 引 言 近年来 随着国家对基础设施建设投 入力度的不断加大 我国的公路建设取得 了跨越式的发展 截止 2010 年底 我国高 速公路的通车里程达 7 6 万公里 已跃居世 界第二 仅次于美国 伴随着高速公路的 快速化进程 沥青路面得到了广泛的应用 有资料显示 国内已建和在建的高速公路 有 90 以上使用了沥青路面 传统的沥青混合料都是热拌沥青混合 料 拌和温度和摊铺温度较高 在制备过 程中需要消耗大量的能源 同时生产和施 工过程中还会排放出大量的废气和粉尘 严重影响周围环境和人们的身心健康 而 冷拌沥青混合料 尽管在环保 能耗等方 面有一定的优势 但由于其路用性能较差 容易出现老化 只能用于沥青路面的修补 以及作为路面的下面层和基层 目前 在道路路面的施工中 已逐渐 推广使用一种被誉为沥青路面施工的 绿 色 工艺革命的新型沥青混合料 温拌 沥青混合料 以代替传统的热拌和冷拌沥 青混合料 温拌沥青混合料具有能耗低 污染小 路用性能好 施工周期短等显著 优点 1 温拌沥青混合料的组成机理 温拌沥青混合料 Warm Mix Asphalt 简称 WMA 最早是由 Shell 和 Kolo veidekke 于 1995 年在欧洲首次联合研 制出来的 并通过试验对比和跟踪测试 发现温拌沥青混合料的使用性能良好 因 此 在 2000 年的 Eurobitume Euroasphalt 国际会议上他们第一次提出了温拌沥青混 合料 1 所谓温拌沥青混合料就是通过一定的 技术措施 降低沥青的粘度 从而使沥青 2 能在相对较低的温度下进行拌合及施工 同时保持其不低于热拌沥青混合料的使用 性能的一种新型沥青混合料 在配制温拌沥青混合料时 其结合料 是调和沥青 即由两种不同针入度的沥青 软沥青和硬沥青 组成的 矿料仍为一 般矿料 由于调和沥青的粘度较低 因此 它能在相对较低的温度下全面地覆盖矿料 与矿料进行充分地结合 形成稳定均匀的 沥青混合料 而且不降低沥青混合料的性 能 2 温拌沥青混合料的特性 由于温拌沥青混合料具有较低的拌和 及压实温度 与热拌沥青混合料相比有如 下优点 2 1 改善路面施工环境 较低的拌和及 摊铺温度 会大量减少烟熏及其他有害物 质的散发 这将极大地减轻混合料生产中 可能对人造成的潜在伤害 保证施工建设 人员的健康 据统计 每使用 1 吨温拌沥 青混合料相当于减排 CO2 4 5kg 2 降低能源消耗 有资料显示 温拌 沥青混合料的拌和温度可以比热拌沥青混 合料降低 15 30 而燃料消耗则可减少 30 左右 相当于每产 1 吨的温拌沥青混 合料可节油 1 5kg 这对我国这样的能源消 费大国而言 具有重要的意义 3 减少生产设备损耗 由于生成温度 的降低 混合料生成过程中对钢铁制成的 生成设备的损耗也相应降低 可以延长设 备使用期 降低成本 4 减小沥青混合料在生成过程中的老 化 改善路用性能 提高路面压实度 延 长道路寿命 5 较快地开放交通 由于温拌沥青混 合料在摊铺和压实时温度较低 在碾压完 成后能较快的通车 6 延长施工季节 在较冷的气候条件 下也可以施工 提高道路施工企业的效率 3 制备温拌沥青混合料的技术途 径 根据硬沥青加入的形式不同 温拌沥 青混合料大致可分为三类 1 乳化沥青温拌沥青混合料 该方法是将一种特殊的乳化沥青替代 热沥青实现温拌 工艺与热拌沥青混合料 基本一致 用于生产这种乳化沥青的乳化 剂中含有一些添加剂 这些添加剂能够提 高沥青与集料的裹附能力 提高混合料的 施工和易性以及粘聚能力 乳化沥青中的 水分在与高温集料拌和过程中就以蒸汽的 形态释放出去 拌和完毕的温拌沥青混合 料从外观上看其裹附和颜色与热拌沥青混 合料没有什么差别 2 泡沫温拌沥青混合料 是将软质结合料和硬质泡沫结合料在 拌和的不同阶段加入到结合料中 该方法 的第一阶段是将温度为 100 120 的软质 结合料加入到集料中进行拌和以达到良好 裹附 在第二阶段 将极硬的结合料泡沫 化后加入到预先裹附的集料中 这样 软 质结合料和泡沫化的硬质结合料都起到降 低结合料粘度的作用从而实现良好的工作 性 混合料的摊铺和碾压在 80 90 温度 下完成 3 合成沸石温拌沥青混合料 在沥青混合料拌合过程中将一种粉末 状材料 合成沸石 加入进去 从而在结 合料中产生泡沫作用 液相结合料中的发 泡反应起到润滑剂的作用从而使混合料在 低温下具有可工作性 拌合温度可显著降 低至 130 145 以上 软沥青 硬沥青 搅拌机 矿料 应用温度 100 120 沥青混合料 各种混合料 也适用于密实型混合料 常规沥青 针入度范围在 50 200 0 1mm 运输温度在 90 以上 摊铺及压实温度为 80 以上 图 1 温拌沥青混合料的配置流程 3 目前 大多将硬沥青以泡沫沥青的形 式制成调和沥青 生产温拌沥青混合料时 首先在 100 左右下将软沥青与矿料拌和 初步地覆盖矿料 矿料的加热温度在 100 120 然后加入泡沫沥青在 90 120 进行充分拌和 至于温拌沥青混 合料的矿料级配 混合料的配合比设计 拌和设备等可以完全参照热拌沥青混合料 的相关方法和规定 4 温拌沥青混合料的应用实例 4 1 通启高速公路路面改造工程 3 通启高速公路路面改造工程 全长 40km 左右 设计采用 4cm 改性沥青 SMA 13 罩面 温拌混合料生产采用有机添加剂 进行级配优化 通过现场取芯对试验路进 行压实度 渗水系数 摩擦系数 构造深 度试验 各项指标均满足规范要求 通启高速公路使用的温拌改性沥青 SMA 13 沥青混合料 综合成本仅增加 15 元 t 比目前常用乳化类温拌技术减少近 1 2 经济效益显著 4 2 草帽山隧道道面工程 4 草帽山隧道位于张家口 承德高速公 路的起始位置 全长 1505km 为双线分离 式隧道 道面采用厚 24cm 的水泥混凝土板 上加铺 10cm 厚的沥青混合料面层 该面层 包括 6cm 的中粒式改性沥青混合料 AC 16 下面层 和 4cm 的细粒式改性沥青混 合料 AC 13 上面层 本工程在施工过程中采用多次碾压以 确保铺筑的沥青路面具有足够的密实度 同时对改性沥青混合料 AC 16 进行了室内 测试以及对完工以后的草帽山隧道路面进 行了现场检测 各项指标均符合规范要求 4 3 宁波碶疏港公路延伸段工程 5 宁波碶疏港公路段延伸段工程是同三 同江 三亚 高速公路宁波境内从起点 大碶向东延伸至北仑二 三期集装箱码头 的一条重要港口疏运通道 试验段总共铺筑 1050t 温拌沥青混合 料 用掉温拌浓缩液 2 6t 加热集料用掉 重 油 3 82t 温拌沥青混合料的成本比热拌沥 青混合料高 21 4 元 t 但从社会效益 环 保角度考虑 温拌沥青混合料具有推广应 用价值 5 结 语 作为一种低排放 低能耗的新型环保 材料 温拌沥青混合料具有良好的路用性 能 能够延长道路的使用寿命 并且在费 用方面较为经济 已经在国内一些重要的 道路工程中得到了应用和推广 随着我国 公路建设的快速发展 采用温拌沥青混合 料来代替传统的热拌沥青混合料 将给整 个社会发展带来巨大的经济效益 具有广 阔的发展前景 参考文献 1 Harrison T Christodulaki L Innovative processes in asphalt production and application strengthening asphalt s position in helping to build a better world First International Conference World of Asphalt Pavements Sydney 2000 2 张智强 严世祥 周进川 何靖斌 温拌沥青混 合料技术探讨 J 重庆建筑大