陳明強(qiáng) 趙 松

（常州市公路管理處 常州 213164）

新世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨轉(zhuǎn)型，節(jié)能減排成為重要課題。中國作為《京都議定書》的簽約國，將承擔(dān)巨額降低CO2排放量任務(wù)，中國能源可能因?yàn)榕欧臗O2指標(biāo)的限制而經(jīng)歷嚴(yán)峻的考驗(yàn)、中國環(huán)境科學(xué)能力將受到巨大的考驗(yàn)。江蘇省作為經(jīng)濟(jì)大省，面臨著能源緊缺、環(huán)境污染等嚴(yán)峻問題，同時(shí)大規(guī)模城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的改善，許多高等級公路和城市道路的改、擴(kuò)建都勢在必行，如果我們在道路建設(shè)中深入貫徹節(jié)能減排理念，不斷尋求降低工程能源環(huán)境成本途徑，必定會帶來可觀的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。在這樣的背景下，溫拌瀝青混合料施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。溫拌瀝青混合料（warm mix asphalt，WMA）是拌和溫度介于熱拌瀝青混合料（150～180℃）和冷拌瀝青混合料（常溫）之間，性能達(dá)到熱拌瀝青混合料（hot mix asphalt，HMA）要求的新型瀝青混合料。溫拌技術(shù)是一種高節(jié)能低排放的新型環(huán)保路面技術(shù)，降低了礦料、瀝青加熱溫度及混合料施工溫度，減少了氣體和煙塵的排放量，緩解了因修筑瀝青路面造成的空氣污染以及溫室氣體的排放；對人體健康造成的影響也大大降低；且WMA減輕了瀝青因拌和溫度過高的老化，延長了瀝青路面的使用壽命。

1 溫拌瀝青混合料的特點(diǎn)

目前國內(nèi)高等級瀝青路面基本上都采用傳統(tǒng)的HMA進(jìn)行鋪筑，對于江蘇省常用的70號瀝青，通常要求瀝青加熱溫度為160～170℃，礦料加熱溫度為170～185℃，混合料出料溫度160～170℃。將瀝青和礦料加熱到如此高的溫度，不僅要消耗大量的能源，而且在生產(chǎn)和施工的過程中還會排放出大量的廢氣和粉塵，嚴(yán)重影響周圍的環(huán)境質(zhì)量和施工人員的身體健康。

1995年在歐洲首先應(yīng)用了瀝青混合料的溫拌技術(shù)。它在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，可通過減低瀝青混合料的拌和及攤鋪的溫度實(shí)現(xiàn)降低燃料成本和減少排放。目前溫拌技術(shù)主要有以下幾種方法：①采用軟硬瀝青結(jié)合料進(jìn)行調(diào)和，如殼牌公司的 WAM－Foam技術(shù)；②采用乳化技術(shù)，如MeadWestvaco公司的Evotherm技術(shù)；③采用添加劑來實(shí)現(xiàn)，包括礦物添加劑和有機(jī)添加劑。就目前的技術(shù)水平而言，WMA的拌和溫度一般保持在120～140℃，攤鋪和壓實(shí)路面的溫度為120～140℃，相對于HMA，溫度可以降低20～30℃，而且WMA同時(shí)具備和HMA一樣的施工和易性和路用性能。

WMA除了與普通HMA的路用性能基本一致之外，還具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)約能源。能夠減少燃料的消耗。國外研究數(shù)據(jù)表明，與HMA相比大約能節(jié)約20%～30%的能源。

（2）減少健康危害。WMA能夠減少CO2、粉塵等有害物質(zhì)的散發(fā)，從而降低對環(huán)境的破壞和對施工人員的健康危害。國外研究數(shù)據(jù)表明，CO2、CO等主要有害氣體排放能減少3成。

（3）能夠簡化瀝青混合料的生產(chǎn)程序，延長設(shè)備的使用壽命，而且其生產(chǎn)、攤鋪和壓實(shí)的設(shè)備采用普通熱拌混合料的設(shè)備即可（可能需要做些很小的調(diào)整）。

（4）當(dāng)進(jìn)行儲存性生產(chǎn)時(shí)，能更穩(wěn)定地儲存更長的時(shí)間，有更好的靈活性和更長的工作壽命。

（5）降低瀝青結(jié)合料在生產(chǎn)過程中的氧化速率，減少熱老化程度，延長瀝青的使用壽命。

（6）擴(kuò)大瀝青面層的施工適宜溫度區(qū)間，提高施工速度。

2 溫拌瀝青混合料在干線公路建設(shè)中的應(yīng)用

2007年常州市在340省道金壇段養(yǎng)護(hù)改善工程中進(jìn)行溫拌瀝青試驗(yàn)段的鋪設(shè)，從而拉開了江蘇省干線公路建設(shè)溫拌瀝青的研究序幕。近年，237省道揚(yáng)州段、205國道淮安段、221省道如東段、323省道徐州東繞城段等國省干線公路建設(shè)中都進(jìn)行了溫拌瀝青混合料施工的嘗試。今年，我處在S241省道金壇北段改擴(kuò)建工程中選取部分路段采用Sasobit溫拌瀝青改性技術(shù)，進(jìn)行溫拌瀝青混合料施工。

2.1 Sasobit溫拌瀝青改性劑技術(shù)

Sasobit是一種窄分布的合成飽和碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，是一種硬蠟。瀝青中蠟含量偏高會對瀝青的性能產(chǎn)生負(fù)面影響，但是摻入一定量的Sasobit卻不會出現(xiàn)這種問題。這是因?yàn)樗c瀝青中的蠟在分子結(jié)構(gòu)上有很大的不同：Sasobit的熔點(diǎn)在100℃左右，可以完全熔融在溫度高于115℃的瀝青中，降低瀝青的粘度，使混合料拌和及壓實(shí)溫度降低。在溫度低于熔點(diǎn)時(shí)，則在瀝青中形成網(wǎng)狀的晶格結(jié)構(gòu)，增加瀝青的穩(wěn)定性，提高路面在使用溫度范圍內(nèi)的抗車轍性能。經(jīng)試驗(yàn)證明，Sasobit在高溫瀝青中簡單地機(jī)械攪拌即可均勻地熔融分布于瀝青中且不離析，不必要采用膠體磨或者高速剪切攪拌等復(fù)雜的加工工藝。筆者做了70號道路石油瀝青的常規(guī)試驗(yàn)，以及不同摻量的Sasobit瀝青試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 Sasobit對瀝青常規(guī)性能的影響

由表1可見，Sasobit的摻入可以降低瀝青的針入度，使瀝青軟化點(diǎn)升高，針入度指數(shù)增大。而針入度的降低、軟化點(diǎn)的升高、針入度指數(shù)的增大（感溫性降低）都可以很好地改善瀝青的高溫性能，增強(qiáng)混合料的高溫抗車轍能力。

2.2 Sasobit溫拌劑對瀝青混合料拌和及壓實(shí)溫度的影響

本文選取Superpave－20級配進(jìn)行混合料性能試驗(yàn)，WMASuperpave20所用原材料、級配及瀝青用量均參照熱拌Superpave20設(shè)計(jì)結(jié)果。采用溫拌劑為有機(jī)固體添加劑Sasobit，摻量為瀝青質(zhì)量的1.5%。為了探討Sasobit溫拌改性對混合料所需成型溫度的影響，本文分別采用馬歇爾法和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型試件，且在混合料拌和后均用烘箱保溫2h，以嚴(yán)格控制試件成型溫度在目標(biāo)溫度±2℃范圍內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)果見表2、表3及圖1。

表2 混合料不同擊實(shí)溫度馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

表3 混合料不同溫度旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

圖1 馬歇爾試件壓實(shí)溫度與空隙率的關(guān)系

由表2、表3及圖1可見，在混合料達(dá)到相同的壓實(shí)度（空隙率）的情況下，摻加1.5%Sasobit的溫拌瀝青混合料的拌和及壓實(shí)溫度可以比70號瀝青混合料降低15～20℃，這將為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約大量的能源消耗。而在相同的壓實(shí)溫度下，Sasobit溫拌表現(xiàn)出強(qiáng)烈的助碾作用，這有助于現(xiàn)場施工時(shí)的碾壓次數(shù)，對骨架嵌擠型等比較難碾壓的混合料（如Superpave混合料等）更具有特殊的意義。

3 實(shí)際應(yīng)用溫拌瀝青混合料節(jié)能減排方面的成效

3.1 節(jié)能檢測結(jié)果分析

目前溫拌技術(shù)的應(yīng)用逐年增多，以摻加溫拌劑技術(shù)在江蘇的應(yīng)用實(shí)例，分析WMA的節(jié)能效果，記錄每種混合料的出料噸位和燃油消耗總量，計(jì)算出每種混合料的燃油消耗量，結(jié)果見表4、圖2、圖3。

表4 各種混合料的燃油消耗

圖2 燃油消耗對比柱狀圖

圖3 燃油消耗降低幅度

由圖2和圖3可見，WMA的燃油消耗低于HMA，WMAAC－25的燃油消耗降低幅度為7.1%，WMAAC－20的燃油消耗降低幅度為7.0%，WMASMA－13的燃油消耗降低幅度為11.0%，3種 WMA的燃油消耗降低幅度接近10%左右，即WMA相對HMA能節(jié)約10%的燃油。需要強(qiáng)調(diào)的是燃油品質(zhì)的好壞直接影響到燃油的消耗量，燃油品質(zhì)越好，節(jié)約能源的效果越明顯。

3.2 環(huán)境檢測結(jié)果分析

為了評價(jià)WMA的環(huán)保性能，通過環(huán)保部門對 WMASMA－13和SMA－13兩種混合料、拌和廠廢氣排放進(jìn)行了檢測，主要檢測的指標(biāo)為碳氧化合物和有毒瀝青煙，檢測結(jié)果見表5及圖4、圖5。

表5 拌和廠氣體排放檢測結(jié)果（WMASMA－13和熱拌SMA－13）

圖4 WMASMA－13和熱拌SMA－13的Cox和瀝青煙排放質(zhì)量濃度的對比

圖5 WMASMA－13和熱拌SMA－13的Cox和瀝青煙排放速率的對比

由圖4、圖5可見，WMASMA－13的Cox排放濃度較熱拌SMA－13降低了36.5%，有毒瀝青煙降低了54%；圖5從排放速率上比較，得出WMASMA－13較熱拌SMA－13降低了28.4%，有毒瀝青煙降低了45.1%。說明WMA降低了環(huán)境的污染和對施工人員健康的損害，對于今后隧道和城市道路等環(huán)保要求較高區(qū)域的瀝青路面施工帶來了好處，并且WMA減輕了瀝青因拌和溫度過高的老化，延長瀝青路面的使用壽命。

3.3 節(jié)能減排的成效

（1）根據(jù)節(jié)能檢測結(jié)果表明，WMA能節(jié)約接近10%左右的燃油消耗。根據(jù)已有研究成果，一般WMA比HMA節(jié)約燃油約20%以上，WMA具有明顯的節(jié)能效果。

（2）拌和廠廢氣檢測結(jié)果表明，WMA的碳氧化合物、瀝青煙等的排放量較HMA均有不同程度的降低，說明 WMA具有較好的環(huán)保效果，適應(yīng)環(huán)保型低碳經(jīng)濟(jì)社會的建設(shè)需求。

4 結(jié)論

（1）較低的生產(chǎn)溫度可以減少燃料的消耗、降低排放量，使得瀝青混合料得到更廣泛的應(yīng)用（如：空氣污染控制較嚴(yán)格的地區(qū)、低溫地區(qū)）。

（2）較低的拌和與壓實(shí)溫度可能導(dǎo)致集料不完全干燥，殘留的水分可能引起溫拌瀝青混合料的水損害。

（3）我國的公路建設(shè)處于發(fā)展時(shí)期，建設(shè)任務(wù)繁重，對資源需求量大，而溫拌瀝青混合料是正在研發(fā)推廣的新型路用材料，這種材料和技術(shù)的應(yīng)用能較大幅度減少公路建設(shè)的能源消耗，符合國家提倡的節(jié)能減排，降低環(huán)境污染，改善建設(shè)人員的工作環(huán)境，提高生產(chǎn)效率的發(fā)展目標(biāo)，因此，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。

［1］ JTG F40－2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］ 徐世法.高節(jié)能低排放型溫拌瀝青混合料的技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用前景［J］.公路，2005（7）.

［3］ 李祝龍.瀝青混合料應(yīng)用中的環(huán)境保護(hù)［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2004（12）.

［4］ 左 鋒.國外溫拌瀝青混合料技術(shù)與性能評價(jià)［J］.中外公路，2007（6）.