收稿日期：2024-01-19

作者簡介：牟軍（1980—），男，本科，工程師，研究方向：農(nóng)村公路建設(shè)管理。

摘要 文章旨在探討溫拌瀝青混合料在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用，通過分析其施工技術(shù)要點(diǎn)及對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響，驗(yàn)證了溫拌技術(shù)在提升公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量、延長道路使用壽命、節(jié)能減排等方面的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合工程實(shí)例，闡述了溫拌技術(shù)的種類以及優(yōu)勢(shì)，分析探究了溫拌瀝青混合料的性能，并分析總結(jié)了溫拌瀝青混合料的施工技術(shù)要點(diǎn)。研究結(jié)果表明，溫拌瀝青混合料不僅能夠顯著提高路面性能，還能在降低環(huán)境影響和施工成本等方面發(fā)揮重要作用，是一種值得推廣的綠色養(yǎng)護(hù)材料及技術(shù)。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)；溫拌瀝青混合料；性能探究；施工要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U418.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）09-0051-04

0 引言

在我國廣袤的農(nóng)村地帶，公路網(wǎng)絡(luò)是連接偏遠(yuǎn)村落、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵紐帶。這些公路對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品的銷售、居民的出行以及整體社會(huì)福祉起著至關(guān)重要的作用。然而，農(nóng)村公路的建設(shè)和維護(hù)面臨著預(yù)算緊張、技術(shù)更新緩慢和維護(hù)資源有限等難題，尤其是在選擇和應(yīng)用經(jīng)濟(jì)高效的路面材料方面[1]。近年來，隨著環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的提升，溫拌瀝青混合料作為一種創(chuàng)新的道路鋪設(shè)材料，在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中得到了越來越多的應(yīng)用。與傳統(tǒng)熱拌瀝青相比，溫拌瀝青混合料的施工溫度較低，不僅能有效降低能源消耗和環(huán)境污染，還有助于提高路面的施工質(zhì)量，延長使用壽命。該文以具體工程為例，旨在深入探討溫拌瀝青混合料在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)中的有效應(yīng)用，研究分析溫拌技術(shù)的種類與技術(shù)優(yōu)勢(shì)、性能以及施工技術(shù)要點(diǎn)，以供同類型項(xiàng)目參考。

1 工程概況

在江蘇某市級(jí)行政區(qū)域內(nèi)，六個(gè)縣區(qū)廣泛鋪設(shè)了農(nóng)村公路網(wǎng)絡(luò)，這些公路大多采用了水泥混凝土作為路面材料。截至2020年年初，該市農(nóng)村公路的總長度達(dá)到了35 120 km，這一數(shù)字占到了市內(nèi)公路總長度的91.24%。目前，該市的每個(gè)行政村都已建成并硬化了通村公路。在這些農(nóng)村路網(wǎng)中，還包括了許多采用了簡化施工方法的路面。自該市農(nóng)村公路網(wǎng)絡(luò)建立并運(yùn)營以來，由于遭受車輛負(fù)載、持續(xù)使用、自然條件等多重外部因素的作用，部分路段已經(jīng)出現(xiàn)了沉降、水泥板裂縫、坑洼和斷裂等各類問題，這些問題仍在不斷加劇。為了提升道路的耐久性，迅速恢復(fù)其正常使用功能，增強(qiáng)行車的安全性和舒適度，地方道路管理機(jī)構(gòu)經(jīng)過多輪討論，最終決定采用溫拌瀝青混合料進(jìn)行農(nóng)村公路的維護(hù)和修復(fù)工作。

2 溫拌技術(shù)

2.1 種類

溫拌瀝青技術(shù)的種類包含了多種不同的施工技術(shù)，旨在通過降低瀝青混合料的施工溫度改善環(huán)境影響和工作效率，同時(shí)保持或提升道路的性能。以下是幾種施工技術(shù)的詳細(xì)介紹：

（1）瀝青發(fā)泡技術(shù)：這種技術(shù)通過在瀝青中注入水，在高溫下水迅速蒸發(fā)形成泡沫，從而降低瀝青的黏度，提高了瀝青混合料在較低溫度下的可工作性[2]。瀝青發(fā)泡技術(shù)通過降低混合料的施工溫度，減少能源消耗和有害氣體排放，同時(shí)保持了混合料的優(yōu)良性能。

（2）有機(jī)添加劑技術(shù)：在這一技術(shù)中，常用的添加劑包括蠟類物質(zhì)等，它們的加入可以在不顯著提高外部溫度的情況下，通過降低其熔點(diǎn)減少瀝青混合料的黏度。這種方法不僅能有效降低施工溫度，還能通過添加劑的潤滑作用提高混合料的性能。

（3）表面活性劑技術(shù)：使用表面活性劑作為溫拌瀝青混合料的一部分，雖然不直接改變?yōu)r青的黏度，但能顯著影響集料和瀝青之間的界面作用力。通過降低這些微觀界面的摩擦力，可以提高混合料的可工作性和道路的最終性能。

2.2 優(yōu)勢(shì)

溫拌瀝青混合料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)涵蓋了環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和施工效率等方面的一系列改進(jìn)，這些優(yōu)勢(shì)共同推動(dòng)了其在現(xiàn)代道路建設(shè)中的廣泛應(yīng)用。

（1）環(huán)保效益顯著：在生產(chǎn)過程中，熱拌的高溫條件會(huì)導(dǎo)致大量的有害氣體釋放，比如瀝青煙和多環(huán)芳烴。這些有害物質(zhì)對(duì)工人健康構(gòu)成威脅，并且會(huì)釋放大量對(duì)環(huán)境有害的氣體，成為溫室效應(yīng)的一個(gè)重要因素。而與熱拌相比，溫拌的施工過程中排放的有毒氣體顯著減少。有害氣體排放對(duì)比見表1所示。

使用溫拌技術(shù)可以在瀝青混合料的生產(chǎn)和施工過程中降低所需的加熱溫度，從而減少瀝青煙和其他有害氣體的排放。此外，溫拌瀝青技術(shù)有效減少的碳排放量可以達(dá)到29.4%。這一點(diǎn)不僅有利于改善施工現(xiàn)場的工作環(huán)境，而且對(duì)減少整個(gè)項(xiàng)目的環(huán)境足跡具有重要意義[3]。

（2）節(jié)能減排：傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料需要在較高溫度下進(jìn)行加熱和混合，這不僅消耗大量能源，還會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧和溫室氣體排放。相比之下，溫拌技術(shù)可以在較低的溫度下完成瀝青的混合和攤鋪工作，從而顯著減少能源消耗和對(duì)環(huán)境的影響。此外，溫拌瀝青技術(shù)減少的熱量消耗直接轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)成本的節(jié)省，為道路建設(shè)項(xiàng)目帶來經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)1 t熱拌瀝青混合料通常需要消耗8.03 kg燃油或者10 kg煤粉，而生產(chǎn)1 t溫拌瀝青混合料僅消耗5.7 kg燃油。因此，選擇溫拌瀝青的生產(chǎn)過程能顯著降低能源消耗，能效提升至少29%以上。同時(shí)，減少了因燃料燃燒產(chǎn)生的有害氣體排放，有助于減少工地附近空氣質(zhì)量的惡化，改善施工現(xiàn)場的工作環(huán)境，提高施工人員的工作條件。

（3）延緩瀝青老化：傳統(tǒng)的熱拌工藝在高溫條件下進(jìn)行，這種高溫不僅消耗更多的能源，還會(huì)加速瀝青的老化過程，從而影響道路的長期性能和耐久性。相比之下，溫拌技術(shù)通過在更低的溫度下進(jìn)行混合和施工，可有效減少瀝青的熱氧化和揮發(fā)性有機(jī)物的排放，從而減緩了瀝青的老化速率，有助于提高道路的使用壽命和長期性能。

（4）提高施工靈活性：溫拌瀝青混合料技術(shù)使得在較低溫度條件下也能進(jìn)行瀝青的施工，極大地提高了公路養(yǎng)護(hù)和施工的靈活性。這意味著在氣候較冷的地區(qū)或季節(jié)也能進(jìn)行有效的道路建設(shè)和維護(hù)工作，克服了傳統(tǒng)技術(shù)在低溫條件下施工困難的限制。

3 溫拌瀝青混合料的性能探究

3.1 原材料

在該工程項(xiàng)目中，采用的關(guān)鍵材料包括礦粉、ZS料場集料和SBS改性瀝青，這些材料均符合相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求。為了提升瀝青混合料的整體性能，工程中加入了特定比例的溫拌劑，這一步驟不僅能夠優(yōu)化混合料的性質(zhì)，還有助于簡化溫拌瀝青的施工流程。值得注意的是，溫拌劑的使用不會(huì)給瀝青路面帶來腐蝕或污染問題。

在綜合考慮了多個(gè)因素后，該工程項(xiàng)目將乳化型溫拌劑作為首選[4]。這種溫拌劑的加入，有效地鎖定了混合料內(nèi)部的細(xì)微水分，并在混合過程中形成了一種潤滑結(jié)構(gòu)，這不僅阻止了瀝青膠結(jié)料的團(tuán)聚現(xiàn)象，還在較低的溫度條件下增強(qiáng)了混合料的可操作性。此外，乳化型溫拌劑的潤滑特性在碾壓過程中顯現(xiàn)出來，有助于集料的重排和骨架結(jié)構(gòu)的形成，從而提升了混合料的密實(shí)度。

碾壓完成后，乳化型溫拌劑形成的臨時(shí)潤滑結(jié)構(gòu)將在機(jī)械作用和自然條件的影響下逐步消失。這一過程有利于提升瀝青膠結(jié)料與集料之間的黏結(jié)性能，加速錨固結(jié)構(gòu)的建立，從而確保了道路材料的長期穩(wěn)定性和耐用性。

3.2 性能試驗(yàn)

在選擇了合適的溫拌劑類型和投加量之后，依據(jù)相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)某農(nóng)村道路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中應(yīng)用的溫拌瀝青混合料進(jìn)行了一系列性能測試。

3.2.1 瀝青材料

在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程中，施工前對(duì)未添加和已添加乳化型溫拌劑的瀝青混合料進(jìn)行了性能測試。如表1所示，展示了不同比例的乳化型溫拌劑添加對(duì)瀝青材料軟化點(diǎn)和延伸性的影響。

表1 不同乳化型溫拌劑比例下瀝青材料的

軟化點(diǎn)和延伸性

溫拌劑添加比例/% 0 1 2 3 5

瀝青軟化點(diǎn)/℃ 45 40.2 45.3 47.5 48.6

瀝青延伸性/cm 108.5 116.6 120.8 123.3 124.5

由表1可知，向?yàn)r青混合料中加入乳化型溫拌劑能有效增強(qiáng)瀝青與集料的黏結(jié)力[5]。在不同比例的溫拌劑添加實(shí)驗(yàn)中，2%的添加量在改善黏附性方面表現(xiàn)出較好的效果。同時(shí)，軟化點(diǎn)是衡量瀝青混合料抗熱軟化能力的指標(biāo)，而延伸性則反映了瀝青混合料在低溫條件下抗裂性的能力。通過對(duì)不同溫拌劑添加比例的測試，發(fā)現(xiàn)2%的添加量可使瀝青材料的軟化點(diǎn)與延伸性達(dá)到一個(gè)較好的平衡點(diǎn)，即在保持較高軟化點(diǎn)的同時(shí)，也確保了良好的延伸性，這意味著在高溫和低溫條件下都能表現(xiàn)出較好的性能。此外，在增加溫拌劑的比例進(jìn)一步提高瀝青混合料性能的同時(shí)，也需要考慮成本效益比。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，2%的溫拌劑添加量在提升瀝青混合料性能的同時(shí)，也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的選擇。相比之下，更高比例的添加量雖然能進(jìn)一步提升某些性能指標(biāo)，但成本增加和性能提升之間可能不是線性關(guān)系，而2%的添加量則提供了一個(gè)較為合理的性能與成本之間的折中方案。綜合評(píng)估瀝青材料的軟化點(diǎn)和延伸性等指標(biāo)后，最終選定了2%的乳化型溫拌劑加入量作為最佳方案。瀝青材料的針入度與溫拌劑加入量之間的關(guān)系則進(jìn)一步驗(yàn)證了這一決定，見圖1所示。

3.2.2 瀝青混合料

深入評(píng)估瀝青混合料的應(yīng)用效果后，施工團(tuán)隊(duì)采取了從拌和站提取瀝青樣本的策略，并對(duì)熱拌與溫拌進(jìn)行了性能測試。性能測試的結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)反算次數(shù)與孔隙率之間存在一定的關(guān)系?？紫堵孰S著旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)的增加而減少，反映了混合料的壓實(shí)度在提高。同時(shí)，通過對(duì)比熱拌和溫拌工藝下的流值和穩(wěn)定度數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)溫拌工藝在某些條件下能夠提供與熱拌相當(dāng)甚至更優(yōu)的性能指標(biāo)，尤其是在較低溫度下。在瀝青混合料的生產(chǎn)過程中，當(dāng)拌和溫度設(shè)置在135～165 ℃范圍內(nèi)，可觀察到隨著拌和溫度的提高，無論是熱拌還是溫拌瀝青混合料，其穩(wěn)定性都有所增強(qiáng)，并且其孔隙率持續(xù)減少。在相同的溫度條件下，溫拌瀝青混合料的孔隙率明顯低于熱拌瀝青混合料。通過深入比較發(fā)現(xiàn)，150 ℃下生產(chǎn)的溫拌瀝青混合料在性能上與165 ℃下生產(chǎn)的熱拌瀝青混合料相當(dāng)，且溫度的變化對(duì)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的孔隙率影響不大。

圖1 針入度與溫拌劑加入量之間的關(guān)系圖

4 溫拌瀝青混合料的施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 原路面處理

在對(duì)農(nóng)村公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作前，施工隊(duì)伍應(yīng)采取預(yù)處理措施，如使用銑刨機(jī)械清除原有路面，并進(jìn)行路面裂縫的修補(bǔ)。在這次工程中，施工團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了WTG型號(hào)的路面銑刨機(jī)對(duì)原農(nóng)村公路表面的損壞部分進(jìn)行了有效的銑刨處理。為了確保公路基層的徹底清潔，還額外使用了人工清理和專業(yè)的清潔車輛。根據(jù)工程需求，估算該次施工需要使用大約1.5 t的高性能黏結(jié)劑提升路面的整體質(zhì)量和耐久性。

4.2 混合料運(yùn)輸

對(duì)于長時(shí)間運(yùn)輸?shù)臑r青混合料，應(yīng)在其表面覆蓋保護(hù)層，如篷布等，以維持其溫度，防止因溫度下降而影響施工質(zhì)量。在極端天氣條件下，比如高溫或低溫，使用保溫車輛運(yùn)輸冷拌瀝青混合料，確保其溫度保持在理想范圍內(nèi)。在瀝青混合料裝載階段，應(yīng)事先對(duì)儲(chǔ)存罐進(jìn)行徹底清潔，確保沒有殘留物質(zhì)。在運(yùn)輸過程中，精確控制保溫罐的溫度，避免溫度過高或過低損害瀝青混合料的性能。如果檢測到瀝青混合料的溫度低于標(biāo)準(zhǔn)（80 ℃），應(yīng)采用加熱措施，如導(dǎo)熱油加熱等。在裝載和運(yùn)輸過程中，應(yīng)確保清潔度，車廂內(nèi)應(yīng)涂抹防黏劑。抵達(dá)工地后，應(yīng)對(duì)混合料進(jìn)行全面檢測，若有結(jié)塊或分層應(yīng)立即廢棄，不得用于工程。材料到達(dá)后，由指定人員指揮，專業(yè)團(tuán)隊(duì)依照特定程序進(jìn)行卸載，確保卸載位置滿足現(xiàn)場需求，避免因長時(shí)間等待或存放過久影響材料性能。

4.3 攤鋪與碾壓

在鋪設(shè)溫拌瀝青時(shí)，施工速度應(yīng)維持在每分鐘鋪設(shè)3～4 m的范圍，并需要調(diào)整鋪平機(jī)的熨平板角度至最低。同時(shí)，需要切換攤鋪機(jī)至高頻率振動(dòng)，但振幅較低的工作狀態(tài)。為了確保瀝青的良好鋪設(shè)效果，施工的溫度應(yīng)控制在140～150 ℃，而鋪設(shè)的瀝青層厚度則應(yīng)在2.1～

2.2 cm。在隨后的壓實(shí)階段，首先應(yīng)使用鋼輪壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行初步壓實(shí)，控制在1～2次的壓實(shí)遍數(shù)。接下來，使用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行二次壓實(shí)以增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)。此時(shí)，需要多達(dá)3～5次的壓實(shí)遍數(shù)，從而達(dá)到所需的路面密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)[6]。

4.4 成本效益分析

在維護(hù)農(nóng)村公路時(shí)，采用溫拌瀝青混合料不僅能夠有效解決路面問題，還能提升道路性能，從而避免對(duì)原有路面進(jìn)行大規(guī)模挖掘和重建的需要。在該項(xiàng)目中，待養(yǎng)護(hù)的公路總長達(dá)到12 480 km，原始的混凝土路面厚度為25 cm，路寬大約6 m。若全面進(jìn)行開挖重建，將需要約250萬噸的碎石和水泥，同時(shí)還將產(chǎn)生同等量的建筑廢料，這對(duì)周邊環(huán)境造成極大的負(fù)擔(dān)。通過使用溫拌瀝青混合料進(jìn)行路面病害修復(fù)，不但大幅減少建筑材料的消耗，延長了公路的使用年限，而且對(duì)環(huán)境的保護(hù)效果顯著，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的雙贏。

5 結(jié)束語

綜上所述，該研究通過對(duì)溫拌瀝青混合料在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行全面分析，證明了溫拌技術(shù)在提高公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量、延長道路使用壽命、降低環(huán)境影響和施工成本等方面的顯著優(yōu)勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)，采用溫拌瀝青混合料不僅能夠改善路面性能，還能促進(jìn)節(jié)能減排，有利于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。未來，隨著溫拌技術(shù)的不斷完善和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，其在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用將更加廣泛，對(duì)推動(dòng)我國農(nóng)村公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)工作的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展具有重要意義。

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