李君強(qiáng)，王立志，徐強(qiáng)

（1.濟(jì)南市公路管理局，山東濟(jì)南250014；2.山東建筑大學(xué)山東省道路與交通工程高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南250101）

0 引言

熱拌瀝青混合料以其良好的路用性能和成熟的技術(shù)工藝成為目前高等級公路的主要鋪面技術(shù)。然而作為主要道路建材的石油瀝青，是十分復(fù)雜的烴類和非烴類的混合物，部分組分在與高溫礦料拌和及共存過程中受熱遷移到空氣中，形成瀝青煙［1－3］。瀝青煙氣中的有害成分如SO2、NOx、CO和苯并芘等，會對大氣、水源和環(huán)境造成嚴(yán)重的污染［4－6］，對人體造成危害。近年來，橡膠改性瀝青、高粘瀝青等新型改性瀝青的推廣應(yīng)用在改善了瀝青混合料路用性能的同時，也提高了施工溫度的要求，加劇了生產(chǎn)過程中瀝青煙氣的排放［7－8］。

與傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料至少能降低20℃以上的拌和及施工溫度，且能保持較好技術(shù)指標(biāo)，被認(rèn)為是兼顧路用性能和環(huán)境保護(hù)的綠色施工技術(shù)。但溫拌技術(shù)在推廣過程遇到了一些問題，主要是國內(nèi)外對溫拌瀝青混合料的研究多集中在路用性能的室內(nèi)試驗(yàn)，實(shí)際工程中往往達(dá)不到預(yù)期的降溫幅度，而瀝青煙氣的排放則以期望降溫幅度估算得到，缺少定量分析研究，極大地限制了新技術(shù)的發(fā)展［9－11］。為準(zhǔn)確的評價溫拌技術(shù)的煙氣減排效果，文章采用山東建筑大學(xué)研發(fā)的APTL溫拌技術(shù)進(jìn)行溫拌瀝青混合料的設(shè)計和施工，在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上觀測生產(chǎn)過程中的煙氣排放。

1 溫拌AC－20瀝青混合料的設(shè)計

1.1 集料與級配

試驗(yàn)集料采用濟(jì)南地區(qū)石灰?guī)r，填料為石灰?guī)r磨細(xì)礦粉，技術(shù)指標(biāo)均符合JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求。試驗(yàn)選用混合料類型為AC－20，最終生產(chǎn)配合比設(shè)計級配見表1。

表1 AC－20礦料設(shè)計級配通過百分率

1.2 瀝青膠結(jié)料

瀝青膠結(jié)料選擇常用的齊魯70#普通道路石油瀝青，其技術(shù)指標(biāo)見表2，符合JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》關(guān)于普通道路石油瀝青的技術(shù)要求。

表2 70#道路石油瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.3 溫拌瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)

溫拌瀝青混合料拌和站生產(chǎn)中APTL溫拌劑水溶液摻量為瀝青質(zhì)量的5%，出料溫度為125℃。取樣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)成型試件，成型溫度為120℃，得到的體積參數(shù)指標(biāo)及路用性能驗(yàn)證見表3，均符合熱拌瀝青混合料設(shè)計指標(biāo)要求，可以進(jìn)行瀝青路面的鋪筑。

2 溫拌瀝青混合料現(xiàn)場施工質(zhì)量

優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量是瀝青路面取得良好使用性能的保障，溫拌瀝青混合料應(yīng)在不增加施工難度的條件下達(dá)到或超過熱拌瀝青混合料的施工質(zhì)量水平，才能有利于該綠色施工技術(shù)的推廣。文章依托濟(jì)南公路局路面養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目，進(jìn)行了APTL溫拌瀝青混合料施工質(zhì)量檢驗(yàn)。

表3 AC－20配合比設(shè)計技術(shù)指標(biāo)及路用性能驗(yàn)證

2.1 溫度控制及碾壓工藝

路面鋪筑過程中仍然以125℃進(jìn)行出料控制，運(yùn)料車到達(dá)現(xiàn)場實(shí)測車內(nèi)料溫平均值為123℃，攤鋪機(jī)后實(shí)測層內(nèi)溫度為118℃，隨即開始碾壓過程。初壓采用2臺DD130鋼輪壓路機(jī)振動壓實(shí)2遍；復(fù)壓采用2臺25 t膠輪壓路機(jī)碾壓4遍；終壓采用1臺DD130鋼輪壓路機(jī)關(guān)閉振動進(jìn)行靜壓收光2遍。碾壓結(jié)束后，路表外觀良好。

2.2 壓實(shí)效果檢驗(yàn)

（1）壓實(shí)度檢驗(yàn)

對完工路面進(jìn)行鉆芯測試壓實(shí)度，檢測結(jié)果見表4。

表4 溫拌瀝青混合料壓實(shí)度檢測結(jié)果

由表4可以看出，APTL溫拌瀝青混合料在降低30℃條件下拌和、攤鋪及常規(guī)壓實(shí)工藝下，完工后路面壓實(shí)度檢驗(yàn)單點(diǎn)合格率100%，壓實(shí)度代表值大于規(guī)范要求的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)97%及交工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)96%，說明該溫度下APTL溫拌技術(shù)完全滿足熱拌瀝青混合料施工技術(shù)要求。

（2）滲水系數(shù)檢驗(yàn)

對完工路面進(jìn)行滲水系數(shù)的檢驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 溫拌瀝青混合料路面滲水系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果

由表5數(shù)據(jù)可以看出，APTL溫拌瀝青混合料在降低30℃條件下拌和、攤鋪及常規(guī)壓實(shí)工藝下，完工后路面各測點(diǎn)滲水系數(shù)均滿足規(guī)范中所規(guī)定的不大于300 mL／min的要求，同樣完全滿足熱拌瀝青混合料施工技術(shù)要求。

3 瀝青煙減排效果測試與分析

為了得到溫拌瀝青混合料生產(chǎn)過程中瀝青煙氣減排效果，在瀝青拌和站進(jìn)行了APTL溫拌瀝青混合料（生產(chǎn)溫度降低30℃）和熱拌瀝青混合料的煙氣排放測試。測試內(nèi)容包括瀝青煙氣排放及煙氣中有害物質(zhì)含量兩方面內(nèi)容。為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，測試工作由環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計院檢測中心參與完成。

3.1 瀝青煙氣排放量

根據(jù)重量法測定拌和站固定污染源中瀝青煙排放，分別檢測熱拌工藝（160℃）和溫拌工藝（130℃）拌和條件下瀝青煙的實(shí)測濃度、廢氣流量和排放速率，結(jié)果見表6

表6 瀝青煙氣排放測試

圖1 瀝青煙氣濃度均值變化圖

圖2 瀝青煙廢氣流量均值變化圖

圖3 瀝青煙排放速率均值變化圖

由表6及圖1～3可以看出，與熱拌瀝青混合料拌和相比，溫拌瀝青混合料生產(chǎn)過程中雖然廢氣流量降低幅度不大，僅為1.3%，但瀝青煙實(shí)測濃度和排放速率降低幅度分別為81.9%和82.3%，說明采用APTL溫拌工藝并降低拌和溫度對瀝青煙氣總量排放的改善作用十分明顯；另外在測試過程中，工作人員對煙氣的直接感受也說明，溫拌工藝明顯優(yōu)于熱拌工藝。

3.2 瀝青煙中有害物質(zhì)含量

為進(jìn)一步總結(jié)溫拌與熱拌工藝煙氣危害的大小，現(xiàn)場用氣囊取樣后在實(shí)驗(yàn)室分析主要有害物質(zhì)含量的變化，包括：SO2、NOx、CO及苯并芘，測試結(jié)果見表7及圖4。

表7 瀝青煙氣有害物質(zhì)含量測試

圖4 瀝青煙中有害物質(zhì)含量平均值變化圖

從表7和圖4中可以看出，采用溫拌技術(shù)后，瀝青混合料在拌和過程中釋放的有害物質(zhì)含量大大減少，CO氣體最為明顯，其下降幅度為90%；SO2、NOx及苯并芘的降幅分別為63.6%、60.5%和60.8%，說明降低瀝青混合料拌和溫度，減少了瀝青中有害物質(zhì)向大氣環(huán)境的遷移，極大的改善了拌和站技術(shù)人員的工作環(huán)境，減少了大氣污染。

4 結(jié)論

根據(jù)研究可知：

（1）在相同壓實(shí)組合及工藝條件下，采用APTL溫拌技術(shù)并降低30℃生產(chǎn)和施工，完工后路面現(xiàn)場壓實(shí)度和滲水系數(shù)均能滿足熱拌瀝青混合料施工技術(shù)要求。

（2）與熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料在拌和過程中廢氣流量變化不大，而瀝青煙濃度及排放速率分別下降了81.9%和82.3%，瀝青煙總排放量有顯著下降。

（3）溫拌工藝瀝青煙氣中有害物質(zhì)較之熱拌工藝明顯下降，CO含量下降了90%，SO2、NOx及苯并芘等降幅均在60%以上，有效改善瀝青混合料生產(chǎn)對環(huán)境的污染和人體的傷害。

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