常浩

（常州市交通規(guī)劃設(shè)計院有限公司，江蘇 常州 213022）

廠拌混凝土早已成為路橋施工中的成熟技術(shù)，近幾年，隨著乳化瀝青技術(shù)的逐漸成熟，廠拌瀝青逐漸擺脫瀝青凝固時間短、溫度控制要求高的問題，使廠拌瀝青技術(shù)在路橋施工中得以進一步推廣應(yīng)用。乳化瀝青是瀝青和乳化劑在一定工藝作用下，生成水包油或油包水（具體由乳化劑的種類決定）的液態(tài)瀝青，是將通常高溫使用的道路瀝青，經(jīng)過機械攪拌和化學(xué)穩(wěn)定的方法（乳化）擴散到水中，液化成常溫下黏度較低、流動性較好的一種道路建筑材料?？梢猿厥褂?，也可以和冷、潮濕的石料搭配使用。

一、廠拌瀝青的工藝架構(gòu)特征

乳化瀝青廠拌工藝和路拌工藝的區(qū)別表現(xiàn)為，瀝青拌和過程從施工現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到瀝青拌和廠中。而支持該區(qū)別的根本原因是乳化瀝青拌和工藝本身，乳化瀝青無需瀝青的加熱過程，不需要在高溫狀態(tài)下保持瀝青流動性。乳化瀝青可以在常溫條件下通過乳化保持其流動性，這一過程有效避免了瀝青加熱過程帶來的能耗和污染。

（一）瀝青流動性的控制工藝革新

傳統(tǒng)的改性瀝青工藝，是將瀝青加熱至熔融態(tài)后，加入穩(wěn)定劑、抗氧化劑、強度控制劑等添加劑，使瀝青凝固后與骨料之間的結(jié)合更為緊密，氧化風(fēng)化周期充分延長，在增加瀝青工程力學(xué)特征的同時，充分延長了瀝青路面的使用壽命。

（二）瀝青鋪設(shè)階段的工藝革新

乳化瀝青的流動性具有優(yōu)勢，且其溫度較低，塑化過程控制性更強，與傳統(tǒng)改性瀝青的攤鋪工藝相比，乳化瀝青多采用噴涂工藝。因此，乳化瀝青的鋪設(shè)機械與傳統(tǒng)改性瀝青的鋪設(shè)機械有本質(zhì)差別。在特殊施工目標(biāo)下，乳化瀝青也可采用攤鋪工藝，即乳化瀝青在鋪設(shè)工藝選擇方面，有更自由選擇技術(shù)的空間，可以適應(yīng)不同工藝需求下的施工場景。

二、工藝接續(xù)及經(jīng)濟效益的數(shù)據(jù)比較

（一）瀝青路面承載能力比較

對比分析改性瀝青和乳化瀝青成型厚度與其抗路面承載能力的關(guān)系，可以得出其在路面改造工程中的工程力學(xué)價值。此處路面承載能力指固定路基狀態(tài)下標(biāo)定車輛通過能力條件下瀝青路面的使用壽命。該指標(biāo)表達式如公式（1）所示：

式中：x、y為考察面積內(nèi)的有限元單元平面坐標(biāo)值；M、N分別為x值和y值的最大范圍；Y、H、B分別為考察區(qū)域內(nèi)的路面壽命、瀝青層厚度、路基抗壓強度；該S因子需要在路標(biāo)標(biāo)定車輛最大滿載重量和車輛通過量的條件下進行討論。

考察案例為寬度6m的高標(biāo)準(zhǔn)村村通公路，公路路基為夯土路基基礎(chǔ)上構(gòu)建120mm厚度鋼筋混凝土路基，其上鋪設(shè)瀝青，車輛最大滿載重量15t，通過量為每天180輛。仿真測試平臺為BIM-CAE同濟路橋版有限元仿真分析平臺，仿真結(jié)果如圖1所示。

圖1 瀝青路面承載能力指標(biāo)的仿真結(jié)果

由上圖可知，乳化瀝青路面的承載能力顯著高于傳統(tǒng)的改性瀝青路面，且改性瀝青路面在其厚度超過24mm時，開始具備工程學(xué)價值，而乳化瀝青路面在其厚度超過6mm時，即開始具備工程學(xué)價值。傳統(tǒng)工程工藝設(shè)計理念中，改性瀝青路面一般設(shè)計厚度不低于80mm，而乳化瀝青路面達到等效于改性瀝青80mm路面承載能力指標(biāo)時，其厚度約為47mm。在達到與傳統(tǒng)改性瀝青路面相同承載能力目標(biāo)時，乳化瀝青路面的設(shè)計厚度顯著低于前者，該特征可以使乳化瀝青節(jié)約大量工程材料。

（二）瀝青路面施工接續(xù)技術(shù)特征比較

考察瀝青路面的鋪設(shè)周期、維護周期、日均施工量、現(xiàn)場用工量等數(shù)據(jù)，鋪設(shè)周期指鋪設(shè)每平方米路面瀝青與壓平平均消耗的工期之和；維護周期指路面壓平至達到通行條件的維護周期；日均施工量指一套施工設(shè)備支持下的單作業(yè)面日均鋪設(shè)面積；現(xiàn)場用工量指在一套設(shè)備支持下的單工作面人員配置數(shù)量。在S=2的仿真條件下，即改性瀝青設(shè)計厚度為80mm，乳化瀝青設(shè)計厚度為47mm，其比較結(jié)果如表1所示。

表1 瀝青路面施工接續(xù)技術(shù)特征比較表

由表1 可知，乳化瀝青的鋪設(shè)周期為改性瀝青的18.2%，但維護周期是它的4.6倍，即乳化瀝青比改性瀝青的鋪設(shè)過程更為快捷，但鋪設(shè)后的維護周期較長。在施工效率方面，乳化瀝青可以通過更少的現(xiàn)場用工量實現(xiàn)改性瀝青近3倍的日均施工量。該施工量增加值，是由于改性瀝青的噴涂工藝效率顯著高于改性瀝青的攤鋪工藝，且其用料顯著低于傳統(tǒng)改性瀝青。

（三）瀝青路面施工的經(jīng)濟效益分析

在相同S值的設(shè)計目標(biāo)下，同樣使用BIM-CAE有限元分析工具軟件，分析比較單位面積瀝青材料消耗量、單位面積能源消耗量、單位面積能源消耗引起的碳排放量，結(jié)果如表2所示。

表2 瀝青路面施工的經(jīng)濟效益比較表

由表2可知，乳化瀝青與改性瀝青相比，在上述3個評價指標(biāo)中均有顯著優(yōu)勢，分別達到后者的57.0%、7.5%和1.3%。其節(jié)能效果的優(yōu)勢主要來自鋪設(shè)過程，無需對瀝青進行高溫加熱，且無需嚴(yán)格控制溫度；其碳排放量的優(yōu)勢在于，不僅節(jié)約了瀝青加熱過程中的耗能碳排放，也節(jié)約了瀝青自身的加熱揮發(fā)碳排放。

三、結(jié)語

本文評價了在多個條件下乳化瀝青廠拌技術(shù)在道路改造工程中的應(yīng)用效果。在統(tǒng)計結(jié)果中，乳化瀝青表現(xiàn)出較強的優(yōu)勢，可以有效節(jié)約材料和能源，提升施工效率，增強瀝青路面的工程力學(xué)穩(wěn)定性，減少空氣污染與噪聲污染，但因為乳化瀝青的工藝過程僅提升了鋪設(shè)施工的效率，其養(yǎng)護時間長于改性瀝青，所以其在交通出行阻礙評價和總和評價方面，并未表現(xiàn)出較大優(yōu)勢。綜合考察以上仿真分析和社會調(diào)查分析結(jié)果，乳化瀝青廠拌技術(shù)對道路改造具有積極意義。