王婷宇

(湖南省高速公路管理局，湖南長(zhǎng)沙 410001)

溫拌技術(shù)是指施工溫度介于熱拌瀝青混合料和常溫拌合混合料的瀝青混合料技術(shù)，它通過(guò)使用專(zhuān)用添加劑降低瀝青在給定溫度下的粘度，從而使瀝青混合料能在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行施工。以目前的技術(shù)水平，溫拌的拌和溫度一般在120℃左右，攤鋪和碾壓的溫度為110℃左右，相對(duì)HMA降低了20～30℃。同時(shí)，就工程性質(zhì)而言，溫拌混合料WMA(Warm Mix Asphalt)又具備與HMA相當(dāng)?shù)氖┕ず鸵仔耘c路面使用性能。與傳統(tǒng)瀝青混合料相比，WMA的主要優(yōu)點(diǎn)有:

1)WMA拌和過(guò)程中加熱瀝青與集料的燃油消耗減少，降低成本，節(jié)約能源;隨著拌和、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓溫度的降低，瀝青混合料在生產(chǎn)和施工的過(guò)程中的排放減少，有利健康，保護(hù)環(huán)境(圖1)。

2)WMA可以減少生產(chǎn)過(guò)程中瀝青的老化，增加瀝青混合料的使用壽命;減少混合料拌和時(shí)間，減少拌和機(jī)械的磨損，增加設(shè)備生產(chǎn)效率;降低攤鋪、碾壓溫度，提早開(kāi)放交通。

3)WMA具有相對(duì)較寬的碾壓溫度范圍，同時(shí)，由于與環(huán)境溫度差異減少，降溫速度下降，在出料溫度明顯下降時(shí)，反而贏(yíng)得了更多的有效碾壓操作時(shí)間，對(duì)解決瀝青路面低溫季節(jié)施工具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 溫拌技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

圖1 HMA與WMA從儲(chǔ)料倉(cāng)裝載到運(yùn)料車(chē)時(shí)的排放比較

溫拌技術(shù)于1995年起源于歐洲，1996年進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在2000年的Euroasphalt＆Eurobitume會(huì)議上第一次提出了WMA的概念，此后，歐洲和日本等國(guó)開(kāi)始大量使用WMA，2002年美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì)(NAPA，National Asphalt Pavement Association)組織的歐洲考察標(biāo)志著美國(guó)WMA技術(shù)研發(fā)的啟動(dòng)，并立即進(jìn)行了一系列室內(nèi)試驗(yàn)，并修筑了若干試驗(yàn)路，取得了令人滿(mǎn)意的效果。初步結(jié)果顯示，只要應(yīng)用得當(dāng)，WMA完全可以達(dá)到與HMA相當(dāng)?shù)氖┕ず鸵仔耘c路面使用性能。

我國(guó)對(duì)溫拌技術(shù)的研究和應(yīng)用始于2005年，北京路橋路興物資中心和交通部公路科學(xué)研究所合作嘗試研究溫拌瀝青混合料，同年9月，在北京國(guó)道110輔線(xiàn)首次成功實(shí)施溫拌試驗(yàn)路。從此以后，溫拌技術(shù)應(yīng)用步伐逐步加快，到2009年年底止，我國(guó)有北京、上海、江蘇、河南、遼寧等近20個(gè)省市進(jìn)行了相關(guān)的研究與試驗(yàn)路的修筑。

就目前而言，生產(chǎn)WMA主要有5種方法:

1)在瀝青混合料拌和過(guò)程中添加礦物質(zhì)，如一種人工合成沸石Aspha-min?，使瀝青在拌和過(guò)程中產(chǎn)生泡沫效應(yīng)，從而降低瀝青在給定溫下的粘度。

2)使用有機(jī)添加劑，如一種Fischer-Tropsch合成石蠟Sasobit和一種低分子量酯化蠟Asphaltan B。

3)使用雙組分瀝青(調(diào)和瀝青)，在混合料拌和的不同階段分別投入軟瀝青和泡沫化的硬瀝青。

4)使用應(yīng)用化學(xué)添加劑技術(shù)和瀝青分散技術(shù)制備的瀝青乳化物，如商品名為EvothermTM一種乳化瀝青。

5)無(wú)機(jī)添加劑，化工副產(chǎn)品—硫磺，如殼牌公司生產(chǎn)的SEAM添加劑。

湖南于2007由湖南省交通科學(xué)研究院進(jìn)行了相關(guān)的技術(shù)研究，并于2008年在常吉高速公路修筑了1 km試驗(yàn)路，取得了一系列的研究成果，為溫拌技術(shù)在湖南的推廣應(yīng)用打下了技術(shù)基礎(chǔ)、積累了相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)。

2 溫拌瀝青混合料在高速公路路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

瀝青路面在湖南省高速公路上鋪筑較晚，湖南真正意義上的高速公路瀝青路面是2002年建成通車(chē)的G4京港澳高速公路湖南境內(nèi)的耒宜高速公路，此后，瀝青路面在湖南開(kāi)始大面積鋪筑，已建成通車(chē)的高速公路70%以上是瀝青路面，約1 400 km，目前在建的高速公路基本都是瀝青路面。由于湖南高速公路瀝青路面起步較晚，使用年限也不很長(zhǎng)，瀝青路面的維修養(yǎng)護(hù)基地還在規(guī)劃建設(shè)中，而高速公路瀝青的維修養(yǎng)護(hù)中存在點(diǎn)多線(xiàn)長(zhǎng)，維修質(zhì)量較新建路面有一定的差距，主要體現(xiàn)在以下方面。

1)湖南屬于氣候分區(qū)的1～4區(qū)，是炎熱區(qū)，為解決瀝青路面的高速穩(wěn)定性問(wèn)題，瀝青路面的表面層基本上都采用了SBS改性瀝青，但在嚴(yán)重超載的軸載、大交通流量與異常高溫、雨水作用下，在一些長(zhǎng)大上坡路段產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的車(chē)轍，為提高路面的服務(wù)質(zhì)量與安全，必須對(duì)其進(jìn)行銑刨重鋪處理，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證在重鋪的混合料中添加了抗車(chē)轍劑。但由于銑刨路段短、點(diǎn)多，工程量又不大，混合料拌和場(chǎng)不可能隨時(shí)隨地建設(shè)，這就導(dǎo)致了有的混合料需要運(yùn)輸100 km以上，個(gè)別達(dá)到了150 km以上，才能到達(dá)攤鋪現(xiàn)場(chǎng)，使混合料的攤鋪溫度難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的施工溫度，有時(shí)混合料都結(jié)塊不能再攤鋪，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度根本達(dá)不到新建路面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、滲水系數(shù)也偏大，最終是重鋪路面在短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)坑洞、車(chē)轍或松散、剝落。

2)隨著路面使用年限的增加，瀝青不可避免地要發(fā)生老化，老化的基本特征之一就是瀝青的軟化點(diǎn)增加、延度降低、針入度減少。在湖南表層原則上采用I－D級(jí)SBS改性瀝青，其軟化點(diǎn)一般都要求達(dá)到75℃以上，個(gè)別廠(chǎng)家生產(chǎn)工藝的欠缺或技術(shù)本身的特殊要求，軟化點(diǎn)有的還可能達(dá)到85℃以上。SBS改性瀝青混合料RAP材料中的舊瀝青軟化點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通石油瀝青混合料RAP材料中舊瀝青的軟化點(diǎn)，從而致使改性瀝青RAP的再生要困難得多，《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》也明確規(guī)定“改性瀝青路面的就地?zé)嵩偕?，宜進(jìn)行專(zhuān)門(mén)論證”，甚至有的專(zhuān)家還認(rèn)為改性瀝青RAP不能進(jìn)行就地?zé)嵩偕?。因?yàn)樵偕鷾囟冗^(guò)高，舊料中的瀝青產(chǎn)生二次老化的機(jī)率很大，有研究資料表明RAP材料再生溫度超過(guò)170℃時(shí)，其二次老化的程度很可能會(huì)超過(guò)瀝青在使用過(guò)程中的自然老化，最終結(jié)果是RAP材料中的舊瀝青根本就不可能再生，所再生的瀝青混合料性能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于新拌混合料的性能，從而導(dǎo)致再生效果很差，使人們產(chǎn)生認(rèn)識(shí)上的誤差就是改性瀝青混合料不能再生。瀝青路面就地?zé)嵩偕仓荒軐?duì)表層4～5 cm的路面進(jìn)行再生，也就是改性瀝青混合料再生的機(jī)率很大;特別是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)熱再生，需要在短短幾分鐘內(nèi)把現(xiàn)場(chǎng)舊路面材料加熱到170℃以上，這種加熱強(qiáng)度是非常大而迅速的，這樣舊路面材料產(chǎn)生二次老化的機(jī)率很大、程度很深，因此在常規(guī)熱再生方法下生產(chǎn)的再生瀝青混合料性能往往不能達(dá)到新拌混合料的性能就不足為奇了，長(zhǎng)此以往就制約了再生技術(shù)的發(fā)展。

尋找新的能在較低溫度下進(jìn)行施工與瀝青混合料再生的技術(shù)途徑就刻不容緩，溫拌為其提供了可行的方法。

2.1 溫拌技術(shù)在銑刨重鋪混合料中的應(yīng)用

上面提到了SBS改性瀝青路面在銑刨維修存在的問(wèn)題，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證及分析，認(rèn)為溫拌技術(shù)可以解決這個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

湖南衡棗高速是國(guó)家高速公路網(wǎng)中泉州—南寧高速公路(簡(jiǎn)稱(chēng)“泉南高速”，編號(hào)G72)在湖南境內(nèi)的一段，也是湖南省東西方向的公路運(yùn)輸大通道。主線(xiàn)全長(zhǎng)186.065 m，其中 K817+997～K900+765.134為瀝青路面，長(zhǎng)82.625 km，主線(xiàn)瀝青面層結(jié)構(gòu)為4 cm改性瀝青SMA－13+5 cm重交瀝青AC－20+6 cm重交瀝青AC－25，于2003年12月26日通車(chē)。隨著車(chē)流量的逐年增加，特別是重載和超載車(chē)輛的增加，使衡棗高速公路瀝青路面路段出現(xiàn)了一些病害，主要表現(xiàn)形式為車(chē)轍，通常出現(xiàn)在長(zhǎng)大上坡路段。

2008、2009年對(duì)這些長(zhǎng)大上坡路段車(chē)轍深度超過(guò)2 cm的路段進(jìn)行了銑刨重鋪，為提高混合料的高速穩(wěn)定性，在重鋪的改性瀝青SMA－13混合料中添加了混合料質(zhì)量3‰的路孚8000抗車(chē)轍劑。由于混合料運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，且路段與工程量比較分散，添加抗車(chē)轍劑后，混合料比普通的SMA變得更粘更稠，導(dǎo)致混合料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，普遍存在溫度較低、表層結(jié)殼現(xiàn)象，使混合料產(chǎn)生了比較嚴(yán)重的溫度離析，從而致使路面碾壓不實(shí)、局部滲水，形成了質(zhì)量隱患。為解決混合料溫度過(guò)低與離析、壓實(shí)不夠的問(wèn)題，2010年在混合料中添加了瀝青質(zhì)量的5%的Evotherm路益TM降粘劑(溫拌劑)，但混合料的拌和、攤鋪、碾壓等施工溫度仍按正常溫度施工。添加降粘劑的目的不是進(jìn)行溫拌混合料的施工，而是使混合料獲得更長(zhǎng)的碾壓溫度區(qū)間，便于組織施工碾壓，保證混合料均勻、充分壓實(shí)。

從施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，2010年施工就變得容易得多，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)運(yùn)料車(chē)表層結(jié)殼、不能完全卸料、攤鋪不開(kāi)的現(xiàn)象，完工路面比2008、2009年施工的路面經(jīng)過(guò)1～2 a的通車(chē)碾壓后，更密實(shí)，滲水系數(shù)更少。2009年與2010年混合料技術(shù)指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如表1。

從表1的試驗(yàn)與檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，混合料在室內(nèi)的設(shè)計(jì)結(jié)果基本一致，但由于2010年混合料中摻有瀝青質(zhì)量的5%的“路益”溫拌劑，由于“路益”兼有抗剝落劑的作用，使混合料的水穩(wěn)定性有所提高，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度提高到了98.8%，滿(mǎn)足了≥98%的技術(shù)要求，現(xiàn)場(chǎng)滲水系數(shù)與平整度均有較大的提高，達(dá)到了理想的效果。見(jiàn)圖2。

表1 SMA－13混合料技術(shù)指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

2.2 溫拌技術(shù)在就地?zé)嵩偕械膽?yīng)用

就地?zé)嵩偕?jiǎn)稱(chēng)HIR，就是指采用專(zhuān)用的就地?zé)嵩偕O(shè)備，對(duì)瀝青路面進(jìn)行加熱、銑刨，就地?fù)饺胍欢〝?shù)量的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑等，經(jīng)熱態(tài)拌和、攤鋪、碾壓等工序，一次性實(shí)現(xiàn)對(duì)表面一定深度范圍內(nèi)的舊瀝青混凝土路面再生的技術(shù)。它具有可實(shí)現(xiàn)原瀝青路面材料100%的再生利用、施工速度快、對(duì)交通影響小、節(jié)約能源、利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。2010年在我省衡大高速公路上進(jìn)行了試驗(yàn)性鋪筑。

衡大高速公路是國(guó)家重點(diǎn)公路江西吉安至邵陽(yáng)的一段，于2005年年底建成通車(chē)，目前已建成通車(chē)近9 a。衡大高速公路是衡陽(yáng)市區(qū)連接對(duì)外交通“主動(dòng)脈”—京港澳高速公路G4的快捷通道。隨著衡炎高速的貫通以及周?chē)肪W(wǎng)的連通，全線(xiàn)車(chē)流量與重載車(chē)的比例逐年增加，衡大高速公路瀝青路面部分路段出現(xiàn)了不同程度的局部損壞現(xiàn)象，主要表現(xiàn)形式為車(chē)轍病害，個(gè)別最大車(chē)轍深度達(dá)到了7 cm，平均車(chē)轍深度達(dá)到了2.8 cm，給行車(chē)舒適性和安全造成了較大的影響。衡大高速公路瀝青層為4 cm SBS改性瀝青AC－13+5 cm石油瀝青AC－20+6 cm石油瀝青AC－25。瀝青路面再生在我省還是初次應(yīng)用，特別是對(duì)于SBS改性瀝青的就地?zé)嵩偕夹g(shù)，根本沒(méi)有任何技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為了搞好衡大高速就地?zé)嵩偕脑囼?yàn)路段，湖南省交通科學(xué)研究院會(huì)同施工、業(yè)主單位進(jìn)行了充分的調(diào)查，經(jīng)過(guò)技術(shù)分析與大量的室內(nèi)試驗(yàn)，最后決定采用省交科院承擔(dān)的“瀝青路面溫拌再生關(guān)鍵技術(shù)研究”課題研究成果，進(jìn)行就地溫再生。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)滲水情況

溫拌技術(shù)，可以顯著提高再生瀝青混合料的施工和易性，減少操作難度，同時(shí)溫拌有效碾壓溫度區(qū)間的延長(zhǎng)可以極大程度地促進(jìn)再生瀝青混合料的碾壓，在無(wú)法提高加熱溫度的條件下促進(jìn)壓實(shí)，保證再生路面的施工質(zhì)量，成功解決現(xiàn)場(chǎng)熱再生工藝發(fā)展瓶頸。就地溫再生具有以下優(yōu)勢(shì):

1)同樣級(jí)配材料組成條件下，溫拌施工溫度比熱拌低20～30℃左右，在現(xiàn)有無(wú)法進(jìn)一步提高現(xiàn)場(chǎng)熱再生加熱溫度的條件下保證壓實(shí)，提高施工質(zhì)量。

2)提高再生瀝青混合料的施工和易性，便于操作，施工接縫更加容易，有利于單車(chē)道分幅攤鋪，縱向接縫質(zhì)量提高，同時(shí)增強(qiáng)再生層與下承層之間的粘結(jié)。

3)溫拌表面活性成分改善新老瀝青的融合程度，提高再生瀝青與集料之間的粘結(jié)，使得現(xiàn)場(chǎng)再生過(guò)程更為徹底、全面。

4)與環(huán)境溫差的減小也使得混合料溫度下降的速率大為減少，有效延長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)熱再生的施工季節(jié)和適用場(chǎng)合，提高現(xiàn)場(chǎng)熱再生工程機(jī)械的利用率;具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5)加熱溫度和碾壓溫度降低可以加快攤鋪機(jī)攤鋪速度，提供工作效率，有利于節(jié)省能耗，降低工程費(fèi)用，同時(shí)可減少原有老化瀝青的二次老化程度。

在衡大就地溫再生施工中，采用了“路益”溫拌劑，路面再生時(shí)表面加熱的最高溫度不超過(guò)180℃，混合料攤鋪溫度為120℃左右，其混合料的試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果如表2。

表2 再生混合料技術(shù)指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

從表2的試驗(yàn)與檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，再生混合料的技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足相關(guān)的技術(shù)要求，且大部分優(yōu)于新拌混合料，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度、滲水系數(shù)、平整度均較好，達(dá)到了理想的效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)溫拌技術(shù)在銑刨重鋪與就地?zé)嵩偕膽?yīng)用，溫拌混合料具有的優(yōu)勢(shì)是:在不犧牲瀝青混合料路用性能的前提下，混合料工作溫度下降20～30℃，且混合料的設(shè)計(jì)、拌和及施工工藝與熱拌混合料一致，無(wú)需添置新的設(shè)備;適用于不同的石料和不同瀝青;可減少燃油消耗、減少瀝青煙的排放、降低對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)施工人員的健康損害。

隨著我國(guó)科學(xué)發(fā)展觀(guān)的深入貫徹以及國(guó)家對(duì)各行各業(yè)節(jié)能環(huán)保指標(biāo)的硬性要求，綠色和諧、高節(jié)能低排放的環(huán)保型溫拌瀝青混合料技術(shù)必將成為道路建設(shè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也將是我國(guó)道路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)必然選擇。開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新型的溫拌瀝青混合料技術(shù)，特別是在瀝青路面的維修養(yǎng)護(hù)中推廣應(yīng)用溫拌技術(shù)，將有力地推動(dòng)我國(guó)道路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)事業(yè)的向前發(fā)展。

［1］JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

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