楊子喬

摘 ?要：針對(duì)熱拌瀝青混合料鋪筑技術(shù)所存在的高能耗、高污染問(wèn)題，而逐步提出了瀝青溫拌技術(shù)這一概念，而溫拌技術(shù)的關(guān)鍵則在于溫拌劑的選取與使用。因此，為了更好的對(duì)溫拌劑的研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，對(duì)溫拌劑的種類以及近期的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析。對(duì)當(dāng)今瀝青路面中所采用的溫拌瀝青混合料技術(shù)進(jìn)行綜述，并根據(jù)文獻(xiàn)研究狀況將溫拌技術(shù)分為三類，即化學(xué)添加劑型（表面活性劑型）、有機(jī)降黏型和發(fā)泡技術(shù)。對(duì)國(guó)內(nèi)外主要的溫拌劑產(chǎn)品進(jìn)行了總結(jié)和點(diǎn)評(píng)，并以此歸納國(guó)內(nèi)外溫拌技術(shù)的研究狀況。另外，對(duì)于近年來(lái)的溫拌技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用以及研究成果進(jìn)行綜述。最后，總結(jié)概括了溫拌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用前景，對(duì)于國(guó)內(nèi)溫拌劑研究狀況所存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并提出幾點(diǎn)建議，以期在今后的研究中溫拌技術(shù)與溫拌劑得到更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;溫拌瀝青混合料;溫拌技術(shù);溫拌劑

中圖分類號(hào)：TB332;U414 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：In view of the high energy consumption and high pollution problems in hot asphalt mixing paving technology，the concept of bitumen warm mixing technology is gradually proposed. The key to warm mixing technology lies in the selection and use of warm mixing agent. Therefore，in order to better explain the research status of warmmixing agents，the types of warmmixing agents and the recent research status are analyzed. This article summarizes the technology of warm mix asphalt used in asphalt pavement nowadays，and divides the warm mix technology into three categories according to the literature research conditions，namely chemical additive type（surfactant type），organic viscosity reduction type and foaming technology. In this article，the major domestic and foreign warming agent productsand research were summarized and reviewed. Finally，it summarizes the advantages and application prospects of the warm mixing technology，summarizes the problems in the research status of the domestic warm mixing agent，and puts forward several suggestions in order to obtain a better development of warm mixing technology and warm mixing agent in the future research.

Key words：asphalt pavement;warm mix asphalt mixture;warm mixing technology;warm mix agent

引言

自1978年改革開(kāi)放以來(lái)，四十年的時(shí)間里我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，其中，以高速公路為主的公路發(fā)展迅速。瀝青路面因其行車舒適性好、噪音小且開(kāi)放交通迅速而廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路的建設(shè)當(dāng)中。

但我國(guó)在瀝青路面建設(shè)期間廣泛采用熱拌瀝青混合料技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)普遍存在高能耗、高污染等主要問(wèn)題，不僅會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成破壞，更會(huì)影響施工人員的健康。

因此，為解決這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外道路學(xué)者進(jìn)行了廣泛研究，以期在保持道路良好性能的同時(shí)降低其污染與能耗。最終在1995年，歐洲學(xué)者Shell和Kolo-veidekke研發(fā)出溫拌瀝青混合料，并與次年進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)，結(jié)果顯示溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料各項(xiàng)性能相當(dāng)，這為推廣溫拌技術(shù)提供了可能。

所謂溫拌瀝青技術(shù)（WMA，Warm Mix Asphalt）是指采用特定的技術(shù)或添加劑，從而降低瀝青混合料的拌和及壓實(shí)溫度，同時(shí)保證其性能與熱拌瀝青混合料相同。其中溫拌劑種類的性能及應(yīng)用是溫拌技術(shù)的關(guān)鍵，本文將對(duì)溫拌劑的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，并按溫拌機(jī)理大致分為有機(jī)降黏型、化學(xué)添加劑（表面活性劑）和發(fā)泡技術(shù)三類。最后對(duì)溫拌技術(shù)未來(lái)的發(fā)展提出幾點(diǎn)建議，從而得到更好的發(fā)展。

1溫拌瀝青技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

對(duì)于溫拌技術(shù)的發(fā)展而言，歐洲國(guó)家以及美國(guó)是對(duì)其貢獻(xiàn)最大的國(guó)家。在20世紀(jì)90年代，隨著歐洲各國(guó)簽署的《京都議定書》，環(huán)保問(wèn)題逐漸成為各國(guó)亟待解決的問(wèn)題。而在這其中，熱拌瀝青路面施工過(guò)程所帶來(lái)的污染問(wèn)題尤為突出。因此，歐洲學(xué)者Shell和Kolo-veidekke在1995年聯(lián)合研發(fā)出溫拌瀝青混合料技術(shù)，并于次年進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明其路用性能均達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這一研究成為溫拌瀝青技術(shù)的開(kāi)端。

2 溫拌瀝青技術(shù)技術(shù)路線

溫拌瀝青技術(shù)是指采用特定的添加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)施工溫度降低的一類技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)降低溫度來(lái)減少溫室氣體的排放以及燃油的消耗，因此得到各部門的普遍認(rèn)可，并取得了進(jìn)一步的發(fā)展。近年來(lái)，黃文元等人就溫拌機(jī)理而言，將溫拌技術(shù)分為三類：化學(xué)添加劑型（表面活性劑型）、有機(jī)降黏型和發(fā)泡技術(shù)。

2.1化學(xué)添加劑（表面活性劑）

通過(guò)參考相關(guān)文獻(xiàn)得知，化學(xué)添加劑類型較多，但現(xiàn)如今應(yīng)用最為廣泛的則是Evotherm-DAT和Evotherm-3G，下面簡(jiǎn)單介紹這兩種化學(xué)添加劑的組成與機(jī)理。

2.1.1 Evotherm-DAT和Evotherm-3G簡(jiǎn)介

Evotherm-DAT溫拌劑屬于表面活性劑，長(zhǎng)碳鏈的親油基團(tuán)（尾部）和親水的極性基團(tuán)（頭部）形成其分子結(jié)構(gòu)。Evotherm-3G是2010年由美德維實(shí)偉克公司（MWV）研發(fā)的第三代產(chǎn)品。該溫拌劑是直接加入到瀝青中，從而降低混合料的施工溫度，以此達(dá)到溫拌的效果。在常溫條件下，這類溫拌劑為黃褐色粘稠液體，通常包含表面活性劑、抗剝落劑等成分。在溫拌瀝青的制備過(guò)程中，往往摻加瀝青質(zhì)量0.4%?0.7%的Evotherm 3G，卻可達(dá)到20℃～50℃的降溫效果。

2.1.2 Evotherm溫拌劑性能綜述

歐陽(yáng)偉[1]等人對(duì)基于乳化技術(shù)的溫拌瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明在溫度降低20～40℃時(shí)，其路用性能與熱拌瀝青混合料相當(dāng)，且采用溫拌技術(shù)可減少有害氣體排放，從而改善環(huán)境狀況。

而國(guó)外研究者Brian D.Prowell[2]采用Evotherm工藝的瀝青混合料在NCAT試驗(yàn)環(huán)道上進(jìn)行加速加載試驗(yàn)，測(cè)得其降溫幅度為8～42℃時(shí)，其表面壓實(shí)度可超過(guò)熱拌瀝青混合料的表面壓實(shí)度，但也認(rèn)為會(huì)增加水損壞的可能性。Kvasnak[3]等人的研究同樣證實(shí)了Evotherm溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)性不及熱拌瀝青混合料。

2.2有機(jī)添加劑

有機(jī)添加劑的主要成分是蠟或蠟狀物，在混合料拌和過(guò)程當(dāng)中加入。其中，使用與研究最為廣泛的一類有機(jī)添加劑為Sasobit蠟，以下對(duì)Sasobit蠟進(jìn)行介紹與性能綜述。

2.2.1 Sasobit簡(jiǎn)介

Sasobit蠟則是有機(jī)添加劑中比較常見(jiàn)的一種溫拌劑，通過(guò)向熱瀝青中加Sasobit蠟，從而形成新的聚集體，以增加瀝青中輕組分含量來(lái)達(dá)到降低瀝青粘度的效果。

2.2.1 Sasobit性能綜述

Kanitpong等人對(duì)Sasobit進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，并認(rèn)為Sasobit溫拌劑可以提高瀝青膠結(jié)料的施工和易性和基本試驗(yàn)性能，如提高抗車轍能力和抗疲勞性以及較高的復(fù)合剪切模量。壓實(shí)性的研究表明，摻加Sasobit溫拌劑的瀝青混合料在壓實(shí)過(guò)程中所需的能量減少，因此拌和溫度可比熱拌降低20℃至40℃。然而，Sasobit對(duì)瀝青混合料對(duì)水穩(wěn)定性影響較小，但混合和壓實(shí)溫度的降低可能會(huì)對(duì)水分敏感性產(chǎn)生不利影響。

周啟偉[4]碩士研究認(rèn)為Sasobit的加入可有效提高高溫抗車轍性能，但會(huì)降低耐久性及低溫性能。

通過(guò)在瀝青中加入適量的有機(jī)添加劑Sasobit和SLA，嚴(yán)世祥[5]碩士發(fā)現(xiàn)，摻加溫拌劑可降低瀝青高溫粘度，進(jìn)而降低拌和與壓實(shí)溫度，還可改善高溫性能，但對(duì)混合料的低溫性能以及水穩(wěn)性能影響不明顯。王文奇[6]等人對(duì)于Sasobit溫拌劑的性能進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)其路用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，與熱拌瀝青混合料相比，摻加Sasobit溫拌劑的瀝青混合料會(huì)改善其高溫性能，而不顯著影響水穩(wěn)定性與低溫性能。

2.3 發(fā)泡技術(shù)

溫拌瀝青混合料的研究始于1950年代的發(fā)泡瀝青。發(fā)泡技術(shù)主要包括沸石與變色硅膠兩種，沸石可產(chǎn)生持續(xù)發(fā)泡的效果，而硅膠只能產(chǎn)生微發(fā)泡的效果。其中，應(yīng)用較為廣泛的為Aspha-Min沸石，以下簡(jiǎn)單介紹其機(jī)理與性能。

2.3.1Aspha-Min簡(jiǎn)介

Aspha-Min是德國(guó)萬(wàn)喜路橋公司生產(chǎn)的一種合成沸石，屬于合成鈉鋁硅酸鹽。該類溫拌劑由于其特殊的晶格結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)低溫吸水、高溫失水的特性，從而在將其加入到熱瀝青中時(shí)，由于高溫環(huán)境而釋放內(nèi)部結(jié)晶水，使瀝青發(fā)泡，以達(dá)到降溫的目的。

2.3.1 Aspha-Min性能綜述

國(guó)外對(duì)于摻加溫拌劑后混合料的水穩(wěn)性進(jìn)行了研究，提出了各自不同的研究結(jié)果。Xiao[7]與Liu Juanyu[8]等人的研究均指出，在相同條件下添加Aspha-Min和Sasobit的瀝青混合料的水穩(wěn)性與熱拌差異不大。而Buss等人的研究指出采用發(fā)泡技術(shù)制備的溫拌瀝青混合料卻有較好的水穩(wěn)性，Mogawer[9]等人的研究也證明了這一點(diǎn)。

3結(jié)語(yǔ)

瀝青溫拌技術(shù)在降低生產(chǎn)和壓實(shí)溫度方面帶來(lái)了許多潛在的好處。更少的排放，更低的燃油消耗，更長(zhǎng)的運(yùn)輸距離和更好的工作條件是其最重要的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于溫拌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）環(huán)境效益。溫拌技術(shù)及其減少的排放量可顯著改善廢氣排放情況，另外可以為施工人員創(chuàng)造更舒適的工作環(huán)境，甚至可能是使工人保持長(zhǎng)時(shí)間工作的一個(gè)重要因素。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。一般來(lái)說(shuō)，降溫會(huì)直接關(guān)系到降低燃油消耗上。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，溫拌技術(shù)的能源消耗占熱拌技術(shù)能耗的60-80%。此外，溫拌技術(shù)因降低了生產(chǎn)溫度，會(huì)使得瀝青生產(chǎn)設(shè)備的磨損減少，從而延緩設(shè)備老化。

（3）攤鋪效應(yīng)。由于溫拌技術(shù)改變了混合料的高溫粘度，因此可提高混合料的施工和易性和壓實(shí)性。

針對(duì)溫拌技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，我國(guó)仍存在一些問(wèn)題[10]。

（1）我國(guó)自主研發(fā)的溫拌劑種類雖多，但在國(guó)內(nèi)應(yīng)用并不廣泛。對(duì)于溫拌劑產(chǎn)品性能的研究還存在一些不足，這可能會(huì)對(duì)產(chǎn)品的推廣帶來(lái)不便。

（2）我國(guó)學(xué)者對(duì)于溫拌劑的研究大多集中在其宏觀性能上，對(duì)于微觀的研究較少，例如使用原子力顯微鏡、紅外光譜等手段。

（3）近年來(lái)，對(duì)于所提倡的節(jié)能減排方面，溫拌再生技術(shù)有較好的應(yīng)用前景，希望可以得到廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

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