摘要：溫拌瀝青混合料是指利用在瀝青中添加輔助材料，從而實(shí)現(xiàn)在120°C左右均勻?yàn)r青和拌合級配骨料，獲得的成品瀝青混合料與170°C熱瀝青混合料性能相近，是一種新型的瀝青混合料。溫拌瀝青混合料技術(shù)的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了公路建設(shè)中資源成本的節(jié)約，同時(shí)也降低了對環(huán)境的污染，成為近年來瀝青路面材料領(lǐng)域又一項(xiàng)很有前景的新興技術(shù)。文中對幾種溫拌瀝青混合料技術(shù)作了簡述。

關(guān)鍵詞：溫拌瀝青;公路;應(yīng)用

Abstract: Warm Mix Asphalt Mixture successful application of resources in the highway construction cost savings, but also reduces the pollution of the environment has become the field of asphalt pavement materials in recent years a promising emerging technology. several warm mix asphalt technology was described.

Keywords: warm mix asphalt; road; application

中圖分類號：TU528.42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、引言

溫拌瀝青混合料的拌合溫度介于熱瀝青混合料和冷瀝青混合料之間，成品混合料性能良好，節(jié)約能源和環(huán)保的特性十分明顯。溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料相比拌合溫度降低了50°C， CO2的排放將降低50%左右，生產(chǎn)1噸混合料將節(jié)省1-1.5公斤燃油。近些年來，交通部對節(jié)能減排技術(shù)研究十分重視，現(xiàn)已將溫拌技術(shù)的研究納入西部交通科技項(xiàng)目計(jì)劃。我國的溫拌瀝青混合料技術(shù)研究起步于2005年，根據(jù)國際上溫拌瀝青混合料技術(shù)的研究和應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我國將乳化瀝青溫拌法和有機(jī)添加劑溫拌法作為研究重點(diǎn)。

二、溫拌瀝青混合料優(yōu)點(diǎn)

溫拌瀝青混合料完全可以達(dá)到熱拌瀝青混合料的性能，但由于其較低的拌和及壓實(shí)溫度，使其與熱拌瀝青混合料相比有許多優(yōu)點(diǎn)。

1、設(shè)備無需改造即可進(jìn)行生產(chǎn)。溫拌瀝青混合料可基本上全部利用現(xiàn)有的熱拌瀝青混合料設(shè)備，以滿足熱拌瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行生產(chǎn)，且成品混合料性能良好，幾乎完全具備和熱拌瀝青混合料一樣的施工和易性和路用性能。

2、降低拌和成本。由于拌和溫度下降10～60℃，石料加熱溫度、瀝青保溫溫度下降。燃油成本下降20%～50%。拌和和裹覆難度下降，拌和能耗和機(jī)械損耗也相應(yīng)下降。

3、降低了瀝青混合料生產(chǎn)能耗、減輕老化，改善路用性能。溫拌瀝青混合料的拌和溫度介于熱瀝青混合料和冷瀝青混合料之間，拌和溫度一般保持在100～120℃，攤鋪和壓實(shí)路面的溫度為80～90℃，相對于熱拌瀝青混合料，溫度降低了30℃左右，相當(dāng)于生產(chǎn)1t混合料將節(jié)省1～1. 5 kg燃油，即與熱拌瀝青混合料相比可節(jié)約30%的能源消耗。研究顯示，當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，瀝青溫度每提高10℃，其老化速率將提高1倍，而溫拌瀝青混合料工作溫度的降低，顯著降低了瀝青混合料的老化現(xiàn)象，從而可以增加路面的使用壽命。

4、減少有害氣體以及粉塵的排放量，降低環(huán)境污染、改善工人工作環(huán)境質(zhì)量。單位混合料成品的燃油消耗減少，本身就會顯著降低拌和過程當(dāng)中的有害氣體和溫室氣體的排放;由于拌和溫度的下降，瀝青混合料在拌和到現(xiàn)場壓實(shí)的整個過程中產(chǎn)生瀝青煙霧粉塵污染均會明顯減少。在攤鋪過程中，基本可以實(shí)現(xiàn)無煙塵作業(yè)。工人勞動條件顯著改善，瀝青路面對工人健康損害減輕;同時(shí)，混合料拌和瀝青路面作業(yè)對道路沿線居民的生理影響也顯著減少。

5、延長施工季節(jié)，增加瀝青路面施工的靈活性、便利性。由于料溫與環(huán)境溫度的差異縮小，溫拌瀝青混合料的儲運(yùn)過程中降溫速率下降，允許儲存時(shí)間和運(yùn)輸時(shí)間均顯著延長。溫拌瀝青混合料卸車時(shí)料車底部因低溫產(chǎn)生粘結(jié)和混合料粘料車現(xiàn)象也顯著減少。

降溫速率減緩，混合料的可壓實(shí)時(shí)間顯著延長，壓實(shí)更有保障;同時(shí)，更易于邊角和補(bǔ)救位置的手工操作;溫拌混合料對路表和環(huán)境溫度的要求相對低，路面施工季節(jié)和日施工時(shí)間延長，比熱拌更適合夜間施工。

6、延長瀝青混合料拌和設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備使用成本。由于生產(chǎn)溫度的降低，混合料生產(chǎn)過程中對鋼鐵制的生產(chǎn)設(shè)備的損耗也相應(yīng)降低，可以延長設(shè)備使用期，降低成本;另外，溫拌瀝青混合料的生產(chǎn)備料或余料，均可靈活而有效地存儲較長時(shí)間，增加了生產(chǎn)能力，降低了有關(guān)廠家的設(shè)備損耗;同樣，瀝青拌和廠家的產(chǎn)品使用范圍也隨之?dāng)U大，溫拌瀝青混合料一旦鋪設(shè)完成，路面就可迅速投入使用，使工期提前。

7、較快的開放交通。由于溫拌混合料完成壓實(shí)后，其溫度已經(jīng)處在較低水平，在碾壓完成后可以較快的開放交通從而減少施工作業(yè)對交通的干擾。

三、幾種典型溫拌技術(shù)簡介

目前主要有瀝青一礦物法、泡沫瀝青溫拌法、有機(jī)添加劑法和基于表面活性平臺溫拌法四種。

1、瀝青一礦物法(Aspha-Min)

采用的礦物是一種合成沸石。在瀝青混合料拌和過程中將這種粉末狀材料(大約0.3%)加入進(jìn)去，從而使瀝青產(chǎn)生連續(xù)的發(fā)泡反應(yīng)。泡沫起到潤滑劑的作用。從而使混合料在較低溫度(120℃-130℃)下具有可拌和性。

Aspha—Min是德國Eurovia-Services 股份有限公司的產(chǎn)品。它是一種極細(xì)、白色粉末狀人造合成沸石(硅酸鋁鈉)，已經(jīng)被熱液結(jié)晶。沸石內(nèi)部容納的水的質(zhì)量百分率為21%，在85~182℃被釋放。在向混合料中加入膠結(jié)料的同時(shí)加入Aspha—Min，就會產(chǎn)生極小的噴水現(xiàn)象。水的釋放會使膠結(jié)料體積變大，導(dǎo)致出現(xiàn)瀝青泡沫效應(yīng)，可以在較低的溫度下增加集料的覆蓋率。Eurovia公司建議所加的Aspha—Min占混合料的質(zhì)量百分率為0 3%，這樣可以將HMA典型的生產(chǎn)溫度降低12℃左右。據(jù)報(bào)告，溫度降低12℃可以節(jié)省30%的燃料消耗量。Eurovia介紹說所有常用的瀝青和聚合物改性瀝青，包括再生瀝青都可以添加Aspha-Min�？梢詫�Aspha-Min加入到礦物填料中或者單獨(dú)加料，直接將其加入到間歇式拌和廠的攪拌機(jī)中。沸石是網(wǎng)狀硅酸鹽組合，在其結(jié)構(gòu)中有巨大的空間可以容納較大的陽離子，例如鈉離子、鉀離子、鋇離子、鈣離子，甚至是相對較大的分子和陽離子群，例如水分子。在沸石中，空間是互相連通的，并且根據(jù)種類的不同形成了各種尺寸的較長、較寬的通道。這些通道可以使其中的離子和分子更容易地進(jìn)出沸石結(jié)構(gòu)。沸石最常見的用途是作為水軟化劑，沸石的特點(diǎn)是可以在不破壞它們結(jié)晶結(jié)構(gòu)的情況下吸水和失水。它們可以將結(jié)構(gòu)中的水通過加熱或者其他方法排出結(jié)構(gòu)。因此沸石可以作為新流體的運(yùn)輸系統(tǒng)。

2、溫拌泡沫瀝青法(WAM-Foam)

將軟質(zhì)瀝青和硬質(zhì)泡沫瀝青在拌和的不同階段加入到混合料中。第一階段將軟質(zhì)瀝青加入到溫度為110℃-120℃的集料中進(jìn)行拌和以達(dá)到良好裹附。第二階段將極硬的瀝青泡沫化后加入到預(yù)拌的混合料中再進(jìn)行拌和。

WAM-Foam是英國殼牌石油有限公司和挪威Kolo-Veidekke合資的產(chǎn)品。在WAM-Foam中，在拌和階段使用兩種單獨(dú)的膠結(jié)料，軟膠結(jié)料和以泡沫形式加入的硬膠結(jié)料，即兩種硬度不同的瀝青材料。軟膠結(jié)料的針入度較大，使其能在100℃時(shí)，具有一定的流動性，從而便于與礦料拌和均勻，能夠裹覆住礦料。軟膠結(jié)料控制最小放置溫度，混合料可以在80℃下放置，相對于HMA，降低了50~60℃;硬膠結(jié)料是咀泡沫瀝青的形式加入的，根據(jù)路面的需求，硬瀝青在25~C時(shí)的針入度應(yīng)在10~100(0.1mm)之間。根據(jù)要配制的調(diào)和瀝青針入度來確定軟膠結(jié)料和硬膠結(jié)料的混合比率。如果需要的話，結(jié)合料中還可以加入抗剝落劑，以減少水損壞。在第一階段，在100℃左右軟膠結(jié)料與礦料拌和，初步覆蓋礦料，礦料的加熱溫度為100~120℃。然后以泡沫形式加入硬膠結(jié)料在90~120℃進(jìn)行充分拌和。當(dāng)硬膠結(jié)料加入到混合料中時(shí)，通過向加熱的硬膠結(jié)料注入冷水而產(chǎn)生的快速蒸發(fā)會產(chǎn)生大量的煙霧。硬泡沫膠結(jié)料與軟膠結(jié)料結(jié)合，從而達(dá)到所需的瀝青產(chǎn)品的最終的組成和特性。至于溫拌瀝青混合料的礦料級配、混合料的配合比設(shè)計(jì)、拌和設(shè)備等可以完全參照熱拌瀝青混合料的相關(guān)方法與規(guī)定。殼牌公司指出，WAM—Foam需要對軟、硬膠成分進(jìn)行仔細(xì)選擇。拌和第一階段，集料的最初裹覆對于阻止水接觸膠結(jié)料和集料交界面從而進(jìn)入集料是至關(guān)重要的，水必須從瀝青混合料中排出，以確保得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。殼牌公司報(bào)道說使用WAM-Foam導(dǎo)致的生產(chǎn)溫度降低可以節(jié)省30%燃料，減少30%的CO2排放量。

3、有機(jī)添加劑法

將低熔點(diǎn)的有機(jī)添加劑加入到混合料中，從而降低結(jié)合料的粘度。目前成功應(yīng)用的化學(xué)添加劑有兩類，合成蠟和低分子量酯類化合物。添加劑大約在100℃—120℃之間熔化，熔化后的添加劑會產(chǎn)生大量的液體，從而使結(jié)合料粘度降低。

各類添加劑加入3%～4%的量就會使拌和溫度降低10~30℃，目前主要有Sasobit和Asphaltan B兩種添加劑。Sasobit是南非Sasol—Wax(Formerly SchUmann Sas01)公司的產(chǎn)品。Sasobit、被認(rèn)為是一種改性劑或者“瀝青流動改進(jìn)劑”。它是一種細(xì)結(jié)晶體，可以薄片或者粉末的形式存在。使用Fischer-Tropsch(FT)過程從煤氣化中生產(chǎn)的長鏈脂肪族烴，也被稱為FT固體石蠟。Sasol—Wax公司指出Sasobit的熔點(diǎn)大約是99℃，在超過116℃時(shí)，可以完全溶解于瀝青膠結(jié)料中。使膠結(jié)料的粘度降低。這可以使生產(chǎn)溫度降低12℃。溫度低于熔點(diǎn)時(shí)，Sasobit在瀝青膠結(jié)料中形成晶格結(jié)構(gòu)，這是含有Sasobit的瀝青的穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。在使用溫度下，Sasobit改性瀝青的抗車轍能力增強(qiáng)。此外，Sasol—Wax公司報(bào)道，在同樣的滾輪荷載下，其壓實(shí)性與非改性瀝青相比有所增加。Sasol-wax公司建議加入混合料質(zhì)量的3%的Sasobit，以使粘度降到所需的標(biāo)準(zhǔn)，并且不應(yīng)超過4%，以免對膠結(jié)料的低溫性能產(chǎn)生不良影響。不建議將固體Sasobit直接拌和，因?yàn)檫@樣不能夠使其在瀝青中均勻分布。Asphaltan B是德國Romonta-GmbH，Amsdorf公司的產(chǎn)品，可以粒狀存放。它是專門為瀝青混凝土研制的，是褐煤蠟與高分子烴的混合物。Romonta公司建議加入質(zhì)量百分率為2%~4%的AsphaltanB。它可以加到瀝青拌和機(jī)中，或是直接加入到膠結(jié)料生產(chǎn)機(jī)中，也可以加入到聚合物改性膠結(jié)料中。Asphaltan B的熔點(diǎn)大約是99℃。與FT蠟相似，它也被認(rèn)為是一種“瀝青流動改進(jìn)劑”，可以降低生產(chǎn)溫度。與FT蠟一樣，其壓實(shí)性和抗車轍能力均會增強(qiáng)。

4、基于表面活性平臺溫拌法(EWMA)

基于表面活性平臺的溫拌技術(shù)由美國Meadwestvaco公司提出，該方法是將一種特殊的乳化瀝青替代熱瀝青實(shí)現(xiàn)溫拌，工藝與熱拌瀝青混合料基本一致，用于生產(chǎn)這種乳化瀝青的乳化劑中含有一些添加劑，這些添加劑能夠提高瀝青與集料的裹附能力，提高混合料的施工和易性以及粘聚能力。乳化瀝青中的水分在與高溫集料拌和過程中就以水蒸氣的形態(tài)釋放出去。拌和完畢的溫拌瀝青混合料從外觀上看其裹附和顏色與熱拌瀝青混合料沒有什么差別。

四、結(jié)束語

當(dāng)前節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展是世界各國共同關(guān)注的熱點(diǎn)問題，溫拌瀝青混合料作為一種新型的低排放和低能耗環(huán)保型材料，其發(fā)展前景十分廣闊。溫拌瀝青混合料路用性能良好，施工工藝簡單方便，在公路建設(shè)的推廣應(yīng)用已不存在任何技術(shù)障礙，不斷研究與推廣溫拌瀝青混合料技術(shù)，對公路建設(shè)的發(fā)展具有重要意義。

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