楊 融 韓 鵬

（1南京市交通建設(shè)處，南京 2蘇交科集團(tuán)股份有限公司，南京）

1 概述

瀝青混合料可分為熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料三種，其主要區(qū)別在于混合料的生產(chǎn)和施工溫度的不同。熱拌瀝青混合料是將瀝青和礦料加熱到一定溫度后拌合而成的混合料，具有優(yōu)異的路用性能，然而在其生產(chǎn)、拌合、攤鋪和碾壓過(guò)程時(shí)需要較高的溫度，一方面造成了能源的消耗，而且排放出了大量的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）等溫室氣體，同時(shí)排放出一定量的一氧化氮（CO）、氮氧化物（NOx）和粉塵（PM）等污染物，影響周?chē)沫h(huán)境和施工人員的身體健康；另一方面，較高的溫度容易造成瀝青的老化，影響混合料的路用性能。冷拌瀝青混合料是采用乳化瀝青、泡沫瀝青和水泥等無(wú)機(jī)結(jié)合料，在常溫下與礦料拌合而成的混合料，具有顯著的節(jié)能減排效益，但由于路用性能不及熱拌瀝青混合料，一般只用于養(yǎng)護(hù)工程中。溫拌添加劑是在混合料拌和前加入到瀝青中，其拌合溫度介于熱拌和冷拌之間，既能降低混合料的施工溫度、降低能耗、減少環(huán)境污染，又在混合料路用性能方面又不亞于同類(lèi)型的熱拌瀝青混合料，是一種新型的節(jié)能減排型瀝青混合料。本項(xiàng)目為全國(guó)首條綠色低碳循環(huán)高速公路，應(yīng)用了多種新材料新工藝，包括溫拌瀝青混合料，并且取得了良好的應(yīng)用效果。

2 溫拌劑的作用機(jī)理

本次工程采用一種有機(jī)添加劑制成的液體溫拌添加劑，為深黃褐色粘稠狀液體，直接添加至瀝青中，用于降低瀝青混合料的工作溫度，適用于不同類(lèi)型的瀝青混合料類(lèi)型，包括傳統(tǒng)瀝青混合料類(lèi)型AC、瀝青馬蹄脂碎石SMA、SUP類(lèi)混合料等；相比同類(lèi)型的熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料的生產(chǎn)和施工溫度可降低20～50℃。溫拌添加劑的摻量一般為瀝青質(zhì)量的0.5～0.6%，添加劑不計(jì)入膠結(jié)料用量，不改變?cè)袨r青混合料的組成設(shè)計(jì)。此類(lèi)溫拌劑是基于表面活性平臺(tái)的溫拌技術(shù)。在混合料拌合之前，將溫拌劑加入至瀝青罐中充分?jǐn)嚢?，保證溫拌劑均勻分散于瀝青中。在拌和過(guò)程中，在機(jī)械拌和力的作用下，溫拌劑尾部與瀝青親合發(fā)生反轉(zhuǎn)，在瀝青內(nèi)部形成大量結(jié)構(gòu)性潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)。該潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)在拌和過(guò)程中將避免瀝青膠結(jié)料的團(tuán)聚效應(yīng)，能夠顯著增加瀝青混合料在較低溫度時(shí)的拌和工作性。壓實(shí)過(guò)程中，在鋼輪壓路機(jī)的振動(dòng)碾壓和膠輪壓路機(jī)的揉搓碾壓作用下，潤(rùn)滑作用得到最大程度的發(fā)揮，集料位置調(diào)整和骨架結(jié)構(gòu)形成更加容易，促進(jìn)瀝青混合料壓實(shí)。壓實(shí)終了時(shí)，在環(huán)境因素的作用下，膠團(tuán)潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)逐漸散失，其中的表面活性類(lèi)化學(xué)物質(zhì)發(fā)生界面轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移至瀝青與集料交界面上，形成化學(xué)錨固結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)集料與瀝青膠結(jié)料的粘結(jié)性能。

3 溫拌劑的添加儲(chǔ)存

本項(xiàng)目使用專(zhuān)屬的瀝青混合料拌合樓，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置有瀝青地窖，有 5個(gè)瀝青儲(chǔ)灌。每個(gè)儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存30～40噸瀝青，瀝青罐采用頂部并聯(lián)管路輸送瀝青，底部并聯(lián)管路輸出瀝青，基本流程如圖3.1所示。從圖中可以看出，瀝青自瀝青卸出后，經(jīng)過(guò)一個(gè)暫存桶，然后通過(guò)瀝青泵輸送至瀝青罐中，管路開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)不同瀝青罐之間的切換。瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)，對(duì)計(jì)劃用的瀝青罐提前加熱，隨后通過(guò)瀝青泵 2輸送至拌和樓瀝青管路中。瀝青輸送至瀝青罐后，各個(gè)瀝青罐之間不能實(shí)現(xiàn)瀝青循環(huán)。

本項(xiàng)目在實(shí)施前，事先騰空一個(gè)瀝青罐，避免與普通熱拌瀝青混合。溫拌添加劑可以在暫存桶中隨著瀝青罐車(chē)卸瀝青基本同步加入，根據(jù)瀝青罐車(chē)的瀝青量（一般情況下為30噸左右）和溫拌劑摻加比例計(jì)算溫拌劑添加量，然后采用齒輪泵泵送溫拌添加劑，齒輪泵可以選取轉(zhuǎn)速較低的型號(hào)（添加速率約為 1kg/min），對(duì)于用電不便的偏遠(yuǎn)地區(qū)可以考慮采用汽車(chē)電瓶供電的模式，便捷實(shí)用。若暫無(wú)條件實(shí)現(xiàn)機(jī)械泵送，也可采用人工抽取，但需注意速率，總體原則為瀝青罐車(chē)和溫拌添加劑同時(shí)卸完，基本同步加入。

溫拌添加劑加入瀝青罐后，由于瀝青罐之間不能實(shí)現(xiàn)循環(huán)，要實(shí)現(xiàn)瀝青與溫拌劑的充分混合還是需要對(duì)瀝青罐進(jìn)行相關(guān)改裝，改裝方式有如下幾種。

1）瀝青罐頂部加裝攪拌槳，如同有些改性瀝青或者橡膠瀝青高溫瀝青罐中為了避免離析會(huì)加裝攪拌裝置，加裝攪拌裝置后，瀝青罐低速攪拌約 5小時(shí)后，即可完成溫拌瀝青制備。在連續(xù)生產(chǎn)或者大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，需要配備兩個(gè)以上有攪拌能力的瀝青罐。

2）在瀝青輸出管路中加一個(gè)瀝青泵送電機(jī)，外接靈活管路，可與任一瀝青罐相連，實(shí)現(xiàn)瀝青罐之間的循環(huán)，但該種循環(huán)方式效率較慢，一個(gè)晚上基本上只能完成一個(gè)瀝青罐（約40噸）溫拌瀝青的制備，滿(mǎn)足次日約1000噸溫拌瀝青混合料的生產(chǎn)，對(duì)于工期緊迫或者生產(chǎn)能力較強(qiáng)的拌和樓存在一定缺陷。在某些拌和樓配備中，其自身管路已能實(shí)現(xiàn)瀝青罐之間的瀝青循環(huán)，此時(shí)應(yīng)切實(shí)與施工單位進(jìn)行了解，確定其管路設(shè)置和瀝青循環(huán)效率。

溫拌瀝青制備完成以后，應(yīng)盡量在一周內(nèi)用完。對(duì)于工程進(jìn)度延遲、天氣條件影響等無(wú)法及時(shí)用完的情況，應(yīng)適當(dāng)降低瀝青儲(chǔ)存溫度至 110度以下，在生產(chǎn)前再升高瀝青溫度進(jìn)行生產(chǎn)。

綜上所述，溫拌瀝青的制作需要控制兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一是溫拌劑在加入瀝青后的均勻性，二是制備完成的溫拌瀝青需及時(shí)使用，防止其變質(zhì)。

圖3-1 瀝青拌合樓瀝青罐布置示意圖

4 溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

本工程采用溫拌瀝青混合料SMA-13，在不改變熱拌瀝青混合料SMA-13配比設(shè)計(jì)組成，維持相同路段熱拌瀝青混合料 SMA-13的配合比設(shè)計(jì)，唯獨(dú)不同的是通過(guò)添加溫拌添加劑降低混合料的出料溫度。具體步驟如下：

(1)采用熱拌瀝青混合料 SMA-13目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的級(jí)配和油石比，在不同的拌合溫度下加入溫拌劑進(jìn)行配合比性能驗(yàn)證，驗(yàn)證試驗(yàn)包括：謝倫堡析漏試驗(yàn)（燒杯法）、肯塔堡飛散試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)和小梁試驗(yàn)，取滿(mǎn)足要求的最低試驗(yàn)溫度為本次溫拌瀝青的拌合溫度，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果最終取150℃～155℃為本次溫拌瀝青混合料的拌合溫度；驗(yàn)結(jié)果如下表所示。

(2) 結(jié)合試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，在性能驗(yàn)證滿(mǎn)足混合料設(shè)計(jì)要求的情況下進(jìn)行混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、試拌、試鋪等工作。

表4-1 溫拌瀝青混合料SMA-13性能試驗(yàn)結(jié)果

5 溫拌瀝青混合料的施工

5.1 施工準(zhǔn)備

在溫拌瀝青混合料施工前要做好充分的準(zhǔn)備工作，首先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原路面進(jìn)行清理，保證無(wú)雜物、干凈、整潔，并噴灑乳化瀝青粘層油，噴灑量為純?yōu)r青用量0.2kg/m2～0.3kg/m2。

5.2 施工過(guò)程關(guān)鍵工藝控制

溫拌劑的添加量和儲(chǔ)存時(shí)間是決定溫拌混合料降溫效果的關(guān)鍵因素，生產(chǎn)當(dāng)天將溫拌劑提前加入至瀝青罐，生產(chǎn)前進(jìn)行加熱，瀝青的加熱溫度與熱拌瀝青混合料的加熱溫度相同，在混合料拌合過(guò)程中要嚴(yán)格控制集料的加熱溫度在140℃～150℃，較同類(lèi)型熱拌瀝青混合料集料加熱溫度低30℃～40℃，成品混合料出廠(chǎng)溫度需控制在145℃～155℃之間；儲(chǔ)存時(shí)間不得超過(guò)三天。

碾壓過(guò)程中可根據(jù)碾壓效果適當(dāng)使用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓以提升路面壓實(shí)效果，以使用輪胎壓路機(jī)碾壓不出現(xiàn)“油斑”、“糊面”為宜。

6 結(jié)論

（1）結(jié)合實(shí)體工程，本項(xiàng)目探討形成了溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法、混合料的拌合、運(yùn)輸、攤鋪等環(huán)節(jié)，起到節(jié)能環(huán)保作用，減輕了高溫對(duì)瀝青的老化作用，并且性能接近同類(lèi)型熱拌瀝青混合料，完全利用熱拌瀝青混合料拌合、攤鋪設(shè)備，無(wú)需對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，降低了施工溫度，延長(zhǎng)了施工時(shí)間。

（2）通過(guò)本項(xiàng)目，了解到了溫拌劑的作用原理、添加方法、使用方法等，供類(lèi)似工程參考。

（3）本次溫拌瀝青混合料技術(shù)在寧高高速公路工程中得到了成功的應(yīng)用，減少了熱拌瀝青混合料在施工過(guò)程中的各種污染現(xiàn)象，節(jié)約了大量施工成本，對(duì)今后的溫拌瀝青技術(shù)的發(fā)展起到重要的作用。

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