李 健，鄧祥明，2

(1.廣西交通投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530021；2.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410015)

0 引言

瀝青混合料按照施工溫度的不同可分為熱拌瀝青混合料(HMA)、溫拌瀝青混合料(WMA)和冷拌瀝青混合料(CMA)。傳統(tǒng)的HMA仍是當(dāng)今公路工程中瀝青混合料生產(chǎn)的常規(guī)技術(shù)，其生產(chǎn)過(guò)程是將砂、石等礦料從常溫加熱至170 ℃～190 ℃，瀝青加熱至150 ℃～170 ℃，之后在≥160 ℃的高溫環(huán)境下拌合[1]。HMA要求拌合后溫度≥150 ℃，攤鋪和碾壓溫度≥120 ℃。將瀝青和礦料加熱至如此高的溫度直至路面鋪筑完成，在生產(chǎn)和施工時(shí)都將使周圍環(huán)境和施工人員身體健康受到影響。同時(shí)，據(jù)試驗(yàn)測(cè)試：在HMA的生產(chǎn)加工過(guò)程中，若混合料溫度每升高10 ℃，將多產(chǎn)生約0.9 kg的CO2排放量[2]。

通過(guò)節(jié)能減排降低HMA的拌合溫度的方式，可以最直接地減小瀝青混合料施工對(duì)施工人員身體健康的影響。但隨著拌合溫度的不斷降低，瀝青的黏度會(huì)不斷下降，由此將引起HMA的路用性能和工作性變差[3]。而WMA的拌合溫度一般保持在130 ℃～135 ℃，攤鋪和壓實(shí)路面的溫度為110 ℃～120 ℃，相對(duì)于HMA，溫度降低了30 ℃左右，能達(dá)到節(jié)能減排的作用且路用性能不會(huì)變差。溫拌技術(shù)的本質(zhì)即是通過(guò)某種方法，使瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程中瀝青的黏度降低，同時(shí)不降低瀝青混合料的可工作性；使混合料的拌合、攤鋪及壓實(shí)溫度相對(duì)降低，卻具備和HMA一樣的路用性能及施工和易性，同時(shí)達(dá)到節(jié)省能源、降低煙粉塵排放的目的[3]。

《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中將瀝青一定黏度所對(duì)應(yīng)的溫度作為瀝青混合料拌合和擊實(shí)的溫度。其中規(guī)定將粘溫曲線上0.17 Pa·s±0.02 Pa·s對(duì)應(yīng)的溫度作為拌合溫度；將0.28 Pa·s±0.03 Pa·s相對(duì)應(yīng)的溫度視為壓實(shí)溫度[4]。規(guī)程中對(duì)應(yīng)的溫度判別方法有一定的局限性，國(guó)內(nèi)外一些研究文獻(xiàn)表明，這種確定拌合擊實(shí)溫度的方法并不適用于溫拌瀝青混合料。

因此，研究溫拌瀝青混合料的施工溫度，降低拌合溫度，節(jié)省能源，減少煙塵排放，最大限度地保護(hù)施工人員的健康，保證路面的使用性能，具有十分重要的意義。

1 原材料基本性狀

1.1 瀝青

材料為SBS(I-D)改性瀝青，取自某商用瀝青公司。主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 SBS(I-D)改性瀝青基本指標(biāo)表

試驗(yàn)結(jié)果表明該瀝青延度較大，低溫性能較好，同時(shí)135 ℃時(shí)黏度接近規(guī)范上限要求，施工溫度區(qū)間內(nèi)該瀝青黏度較大，若不采用溫拌工藝，則需要在較高溫度下進(jìn)行施工。

1.2 溫拌劑

試驗(yàn)對(duì)溫拌劑進(jìn)行了基本性能技術(shù)檢測(cè)，其技術(shù)性狀見(jiàn)表2。

表2 溫拌劑技術(shù)性狀表

該溫拌劑為有機(jī)降粘型溫拌劑，是一種新型聚烯烴類瀝青普適改性劑。其改性機(jī)理為在瀝青或?yàn)r青混合料中添加熔點(diǎn)較低的有機(jī)添加劑，添加劑能夠降低瀝青黏度，從而達(dá)到溫拌效果。

1.3 集料與填料

依托廣西某高速公路隧道路面工程，中面層SBS改性瀝青混合料AC-20采用溫拌技術(shù)，集料為灰綠巖，填料為石灰?guī)r礦粉，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 集料及填料技術(shù)指標(biāo)表

2 溫拌瀝青混合料施工溫度確定

以廣西某高速公路隧道路面工程為依托，通過(guò)研究烘料溫度對(duì)集料含水率的影響，結(jié)合拌合樓的拌合工藝，變化不同的石料加熱溫度和拌合溫度，對(duì)SBS改性瀝青混合料AC-20進(jìn)行了添加溫拌劑前后的擊實(shí)馬歇爾試驗(yàn)，初步確定溫拌瀝青混合料的施工溫度建議值。AC-20改性瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)曲線如圖1所示，溫拌劑的用量為廠家推薦用量，即瀝青質(zhì)量的3%，最佳油石比為4.2%。

圖1 AC-20改性瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)曲線圖

2.1 集料加熱水損失試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

SBS改性瀝青良好的流動(dòng)性在比較高的溫度(>160 ℃)下才能保持，故瀝青加熱溫度不宜降低過(guò)多。因此，考慮采用降低集料溫度的方式溫拌。但當(dāng)集料溫度降低到一定程度時(shí)，集料含水率過(guò)大，將使瀝青與集料的粘附性變差，導(dǎo)致早期病害，因此需要通過(guò)試驗(yàn)，研究集料溫度對(duì)集料含水率的影響。

2.1.1 冷料含水率試驗(yàn)

取現(xiàn)場(chǎng)冷料，按馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件配料，稱重，放入180 ℃烘箱12 h，再次稱重，測(cè)試?yán)淞虾?。試?yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 冷料完全烘干水損失表

2.1.2 熱料加熱水損失試驗(yàn)

在拌合樓中取熱料，按照馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件規(guī)定進(jìn)行配料，烘干條件為180℃烘箱、烘干12 h。熱料水損失如表5所示。

表5 拌合樓熱料烘干水損失表

2.1.3 冷料加熱水損失試驗(yàn)

在不同溫度下，對(duì)冷料加熱不同時(shí)間，測(cè)量水損失。試驗(yàn)結(jié)果如表6和圖2所示。

表6 冷料不同加熱時(shí)間水損失試驗(yàn)表

圖2 不同溫度加熱集料水損失曲線圖

通過(guò)加熱水損失試驗(yàn)可以得出如下結(jié)論：

(1)經(jīng)過(guò)拌合樓加熱干燥后的集料，含水率約為0.16%。

(2)在前10 min，180 ℃環(huán)境烘料的水損失較145 ℃略快，超過(guò)20 min后，兩個(gè)溫度的水損失相同。

(3)冷料經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)在超過(guò)145 ℃環(huán)境下烘料20 min左右可達(dá)到與拌合樓加熱后相同的干燥程度。

綜上所述，可以145 ℃石料溫度增減10 ℃模擬現(xiàn)場(chǎng)變溫?fù)魧?shí)試驗(yàn)。

2.2 變溫?fù)魧?shí)試驗(yàn)

溫拌劑對(duì)混合料施工工藝的影響，關(guān)鍵是降低了瀝青混合料現(xiàn)場(chǎng)碾壓的溫度[5]。本節(jié)結(jié)合拌合樓的拌合工藝，瀝青溫度控制為160 ℃，集料在烘箱中的保溫時(shí)間為2 h，變化不同的石料加熱溫度和拌合溫度，對(duì)SBS改性瀝青混合料AC-20進(jìn)行添加溫拌劑前后的擊實(shí)馬歇爾試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 現(xiàn)場(chǎng)變溫?fù)魧?shí)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表

數(shù)據(jù)表明，在擊實(shí)溫度≥135 ℃時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)能夠符合規(guī)范要求，因此建議將該溫度作為施工初壓溫度；結(jié)合拌合樓各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度差，瀝青溫度定為160 ℃，礦料溫度定為145 ℃～150 ℃，拌合溫度定為145 ℃，出料溫度定為140 ℃～145 ℃。

3 溫拌瀝青混合料施工溫度驗(yàn)證

為驗(yàn)證上述試驗(yàn)提出的溫拌瀝青混合料施工溫度建議值，本節(jié)對(duì)135 ℃擊實(shí)的溫拌瀝青混合料AC-20馬歇爾試件進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)和車轍試驗(yàn)[6]。

3.1 凍融劈裂試驗(yàn)

表8 135 ℃擊實(shí)成型溫拌瀝青混合料AC-20凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表

經(jīng)過(guò)凍融劈裂驗(yàn)證試驗(yàn)(見(jiàn)表8)，表明摻溫拌劑的溫拌瀝青混凝土在135 ℃條件下?lián)魧?shí)可滿足規(guī)范要求。

3.2 車轍試驗(yàn)

根據(jù)《瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(T0719-2011)標(biāo)準(zhǔn)成型車轍試件，測(cè)量試件的動(dòng)穩(wěn)定度，結(jié)果如表9所示。

車轍試驗(yàn)結(jié)果表明，135 ℃條件下?lián)魧?shí)成型的溫拌瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度≥3 000 kN，滿足規(guī)范要求。

3.3 溫拌瀝青混合料施工溫度建議值

通過(guò)變溫?fù)魧?shí)試驗(yàn)和混合料驗(yàn)證試驗(yàn)，建議溫拌SBS改性瀝青混合料的施工溫度如表10所示。

表9 135 ℃擊實(shí)成型溫拌瀝青混合料AC-20車轍試驗(yàn)結(jié)果表

表10 溫拌瀝青混合料AC-20的建議施工溫度控制表

4 結(jié)語(yǔ)

(1)冷料在145 ℃烘料環(huán)境下加熱20 min左右可達(dá)到與拌合樓加熱后相同的干燥程度。

(2)提出了基于試驗(yàn)取樣下溫拌瀝青混合料的施工溫度控制指標(biāo)，即瀝青加熱最適宜溫度為160 ℃，礦料溫度為145 ℃，拌合溫度為145 ℃～150 ℃，出料溫度為145 ℃～150 ℃，攤鋪溫度為140 ℃～145 ℃，初壓溫度為135 ℃～140 ℃，復(fù)壓溫度為125 ℃～135 ℃，終壓溫度≥90 ℃。

(3)本文僅選用一種溫拌劑研究了溫拌瀝青混合料的施工溫度，多種溫拌劑組合下的溫拌瀝青混合料的技術(shù)性能或許會(huì)有更大的改善。