沈娟萍

（杭州余杭區(qū)交通項(xiàng)目管理有限公司，浙江杭州 311100）

0 引言

當(dāng)下，如何高效、經(jīng)濟(jì)地使用能源并減少排放是人類社會(huì)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。作為高能耗和高排放的“雙高”行業(yè)，公路工程領(lǐng)域的主要關(guān)注點(diǎn)是降低瀝青混合料生產(chǎn)的溫度。溫拌瀝青是一項(xiàng)革命性技術(shù)，其能夠在比傳統(tǒng)熱拌瀝青更低的溫度下，生產(chǎn)出可用于不同厚度和交通強(qiáng)度的全部類型的瀝青混合料。通常，依據(jù)添加劑的性質(zhì)，溫拌瀝青可分為三種類型：使用有機(jī)添加劑的溫拌瀝青、使用化學(xué)添加劑的溫拌瀝青和使用泡沫添加劑的溫拌瀝青[1]。不同類型的添加劑所降低的瀝青結(jié)合料黏度也不同，對(duì)溫拌瀝青混合料的性能影響也有所區(qū)別。因此，在實(shí)際施工過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程目標(biāo)和施工環(huán)境，選擇科學(xué)且合適的添加劑，以優(yōu)化溫拌瀝青混合料的流變學(xué)?；诖?，通過項(xiàng)目案例對(duì)溫拌瀝青混合料施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，以期為從業(yè)人員提供參考和建議。

1 公路工程溫拌瀝青混合料施工流程及特點(diǎn)

1.1 公路工程溫拌瀝青混合料施工流程

公路的建設(shè)和維護(hù)對(duì)于地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展非常必要。因此，有必要開發(fā)新的策略、設(shè)計(jì)和材料，以提高該行業(yè)的可持續(xù)性。其中，溫拌瀝青相較于傳統(tǒng)熱拌瀝青具有較低的環(huán)境影響、較低的生產(chǎn)成本以及相似的機(jī)械性能，獲得了令人滿意的施工成果，成為目前和未來公路工程施工路面建設(shè)的主要方案之一。通常，公路工程溫拌瀝青混合料施工包括六個(gè)環(huán)節(jié)：

一是鋪筑路面，是公路工程溫拌瀝青混合料施工的前置流程環(huán)節(jié)，旨在為后續(xù)的溫拌瀝青提供必要的施工基礎(chǔ)，包括清潔路面并噴涂慢裂乳化瀝青的透層油和中裂乳化瀝青的稀漿封層。

二是試驗(yàn)鋪筑，是公路工程溫拌瀝青混合料施工的首要流程環(huán)節(jié)，旨在通過試驗(yàn)確定項(xiàng)目工程所需的溫拌瀝青混合料參數(shù)，如骨料含水率、添加劑類型和含量、粗骨料含量、結(jié)合料含量、混合溫度等，以保證溫拌瀝青混合料參數(shù)符合公路工程項(xiàng)目路面的實(shí)際所需。

三是混合料預(yù)拌，是公路工程溫拌瀝青混合料施工的關(guān)鍵流程環(huán)節(jié)，旨在根據(jù)試驗(yàn)得到的溫拌瀝青混合料參數(shù)，以此進(jìn)行混合料的拌和，在此期間要保持混合料的穩(wěn)定性，并避免瀝青老化。

四是混合料運(yùn)輸，是公路工程溫拌瀝青混合料施工流程的連接環(huán)節(jié)，旨在通過專業(yè)的混合料運(yùn)輸車將拌和好的混合料從拌和廠運(yùn)輸?shù)绞┕ろ?xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。

五是攤鋪和壓實(shí)，是公路工程溫拌瀝青混合料施工流程的主要環(huán)節(jié)，旨在將運(yùn)輸?shù)绞┕ろ?xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的混合料按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)攤鋪到基層上，其中，攤鋪既可分為單層攤鋪和雙層攤鋪，又可分為人工攤鋪和機(jī)械攤鋪。

六是接縫處理和養(yǎng)護(hù)，是公路工程溫拌瀝青混合料施工流程的最后環(huán)節(jié)，其目的是在攤鋪結(jié)束后進(jìn)行后續(xù)的維護(hù)和管理，包括對(duì)接縫進(jìn)行填補(bǔ)以及對(duì)路面進(jìn)行檢驗(yàn)和固化等。

1.2 公路工程溫拌瀝青混合料施工特點(diǎn)

在公路工程路面建設(shè)過程中，為了去除骨料表面殘留的水分，加大骨料和瀝青之間的黏合度，骨料和瀝青的混合料會(huì)被加熱到大于150℃的高溫[2]。然而，這種熱拌瀝青可能導(dǎo)致骨料干燥不當(dāng)，從而增加混合料對(duì)濕氣損壞的敏感性，降低瀝青路面的使用壽命。與之相對(duì)的是，溫拌瀝青能夠通過在瀝青結(jié)合料或?yàn)r青混合料中加入某些添加劑，降低瀝青混合料的生產(chǎn)溫度，提高瀝青結(jié)合料或?yàn)r青混合料的可加工性，并且能夠提供更加優(yōu)良的稠度和壓實(shí)特性。當(dāng)然，由于加入的添加劑不同，溫拌瀝青混合料也能夠表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)：

其一，使用有機(jī)添加劑的溫拌瀝青通常會(huì)降低基礎(chǔ)黏合劑的黏度，從而改善瀝青混合料的可加工性，這有助于提高基礎(chǔ)黏合劑的剛度；其二，使用化學(xué)添加劑的溫拌瀝青可減少黏合劑和礦物骨料之間的摩擦力，從而有助于在降低的生產(chǎn)溫度下進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐扛?；其三，使用泡沫添加劑的溫拌瀝青能夠暫時(shí)增加瀝青的體積，有助于覆蓋骨料顆粒并提高混合物的和易性。當(dāng)然，無論是使用有機(jī)添加劑的溫拌瀝青，還是使用化學(xué)添加劑的溫拌瀝青，或者使用泡沫添加劑的溫拌瀝青，都能夠在較低溫度的情況下實(shí)現(xiàn)熱拌瀝青混合料所能達(dá)到的效果。

2 公路工程溫拌瀝青混合料施工關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)

2.1 公路工程溫拌瀝青混合料關(guān)鍵技術(shù)

基于公路工程溫拌瀝青混合料施工流程及特點(diǎn)可以看出，該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于確定骨料級(jí)配、添加劑種類及含量和拌和溫度。其中，骨料級(jí)配對(duì)溫拌瀝青混合料的性能和路面施工特性起著重要作用。以往研究推薦使用碎石灰石集料，然而硅質(zhì)骨料的阻力可能等于或大于石灰石骨料。因此，通過對(duì)瀝青性能的改進(jìn)和改性，可以充分利用大部分硅質(zhì)骨料礦山的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。在一些抵抗力較好的熔煉廠、礦渣生產(chǎn)等領(lǐng)域，也可采用此類骨料。此外，溫拌瀝青生產(chǎn)中廣泛使用的兩種添加劑是Sasobit 和Zeolite。其中，應(yīng)用Sasobit 添加劑的溫拌瀝青可比熱拌瀝青降低18～54℃的溫度；而應(yīng)用Zeolite 添加劑的溫拌瀝青可比熱拌瀝青降低30℃的溫度[3]。另外，由于溫拌瀝青混合料在拌和后，需要在有效期內(nèi)盡快進(jìn)行攤鋪，因此，對(duì)于拌和后的混合料運(yùn)輸也有著較為明確的要求。在實(shí)際施工中，為防止拌和后的溫拌瀝青混合料因時(shí)間過長(zhǎng)或者水蒸氣過度蒸發(fā)而導(dǎo)致材料老化，需要采用大噸位的、具有干凈金屬底板的自卸槽斗車進(jìn)行運(yùn)輸。同時(shí)，為了防止溫拌瀝青混合料的黏結(jié)，需要在金屬底板上刷涂隔離層，通常使用1∶3 的柴油水混合液。在正常施工情況下，攤鋪后的溫拌瀝青混合料需要碾壓3 遍以上，每次碾壓需要使用不同的壓路機(jī)和壓力。

2.2 公路工程溫拌瀝青混合料施工標(biāo)準(zhǔn)

公路工程溫拌瀝青混合料的關(guān)鍵，主要涉及骨料含水率、化學(xué)添加劑含量、粗骨料含量、不含骨料的最佳瀝青結(jié)合料含量、混合料運(yùn)輸距離和溫度降低等幾項(xiàng)，具體的技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)解釋如表1 所示。

表1 公路工程溫拌瀝青混合料施工技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表*

3 公路工程溫拌瀝青混合料施工技術(shù)案例分析

項(xiàng)目位于我國(guó)西南地區(qū)，地形復(fù)雜，四季溫差較大，冬季低溫潮濕。因此，初步設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用了三種添加劑，分別是Sasobit、Aspha-min 和SEAM。其中，Sasobit 是一種有機(jī)添加劑，分子長(zhǎng)度范圍為C40～C120，化學(xué)通式為CnH(2n+2)，熔點(diǎn)為98℃，熔化范圍為70～114℃，在高于115℃的溫度下能完全溶于瀝青黏合劑，具有降低瀝青結(jié)合料黏度的能力；Aspha-min是由硅鋁酸鈉合成的泡沫添加劑，其化學(xué)式為Mn2OAl2O3·XSiO2yH2O，在高溫下與瀝青結(jié)合時(shí)會(huì)釋放水，并產(chǎn)生一種泡沫，從而降低瀝青結(jié)合料黏度；SEAM 是一種硫磺改性的化學(xué)添加劑，可代替25℃左右的瀝青混合料，降低瀝青黏度。

在試驗(yàn)鋪筑中，分別使用三種添加劑制備試驗(yàn)件。試驗(yàn)件采用溫拌瀝青混合料的指定骨料級(jí)配，比例為10～20mm 集料∶5～10mm 集料∶3～5mm 集料∶0～3mm 集料∶機(jī)制砂∶礦粉=18∶31∶6∶21∶21∶3。此外，溫拌劑的摻量為：瀝青結(jié)合料∶溫拌劑=91∶9。在此基礎(chǔ)上，將瀝青逐漸加熱至140℃，并通過攪拌機(jī)以200rpm 的速度進(jìn)行攪拌；將添加劑逐漸添加到黏結(jié)劑中，攪拌速度增加至240rpm，再將瀝青結(jié)合料和瀝青添加劑混合20min；待試件凝固后，分別進(jìn)行車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)。具體試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)熱拌與三種添加劑溫拌瀝青試驗(yàn)結(jié)果圖

如圖1 所示，與傳統(tǒng)熱拌相比，溫拌瀝青的車轍動(dòng)穩(wěn)定性更高，表明溫拌瀝青能夠提供更好的路面穩(wěn)定性。其中，使用SEAM 添加劑的溫拌瀝青車轍動(dòng)穩(wěn)定最高；與傳統(tǒng)熱拌相比，溫拌瀝青的凍融劈裂的殘留強(qiáng)度差異不大，其中，僅有添加Sasobit 的溫拌瀝青符合凍融劈裂要求，其他兩種添加劑均不符合要求，表明僅有添加Sasobit 的溫拌瀝青適用于潮濕地區(qū)；與傳統(tǒng)熱拌相比，溫拌瀝青彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變更高，表明溫拌瀝青能夠提供更好的路面穩(wěn)定性，其中，使用Sasobit 添加劑的溫拌瀝青破壞應(yīng)變最高。綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，該項(xiàng)目應(yīng)使用添加Sasobit 的溫拌瀝青技術(shù)，以便取得最佳施工效果。

在明確溫拌瀝青添加劑的基礎(chǔ)上，通過拌和廠進(jìn)行溫拌瀝青混合料的拌和。拌和結(jié)束后，混合料由專業(yè)的運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)焦讽?xiàng)目路面施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攤鋪。為了獲得更好的壓實(shí)效果，該項(xiàng)目在攤鋪過程中使用了兩種6 臺(tái)壓路機(jī)，分別是4 臺(tái)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)和2臺(tái)膠輪壓路機(jī)。其中，2 臺(tái)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)規(guī)格為11-13t；2 臺(tái)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)規(guī)格為11-18t；2 臺(tái)膠輪壓路機(jī)規(guī)格為25-35t。在壓實(shí)中，先用11t 的雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1 遍；再用13t 的雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)復(fù)壓1 遍；接著用25t 的膠輪壓路機(jī)碾壓4 遍；最后用15t 的雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)靜壓2 遍。通過該案例分析不難發(fā)現(xiàn)，在低溫、大風(fēng)等不利環(huán)境條件下進(jìn)行溫拌瀝青施工時(shí)，為了提高溫拌瀝青的凍融劈裂的殘留強(qiáng)度，可以適當(dāng)提高溫拌的出料溫度，使其達(dá)到或者接近同類型熱拌瀝青混合料的正常出料溫度，以獲得更長(zhǎng)的碾壓溫度區(qū)間，便于施工碾壓并保證壓實(shí)。

4 結(jié)語

綜上所述，公路工程溫拌瀝青混合料施工關(guān)鍵技術(shù)在于確定骨料級(jí)配、添加劑種類及含量和拌和溫度；主要涉及骨料含水率、化學(xué)添加劑含量、粗骨料含量、不含骨料的最佳瀝青結(jié)合料含量、混合料運(yùn)輸距離和溫度降低等。在實(shí)際施工中，為了達(dá)到更好的施工效果，需要進(jìn)行試驗(yàn)鋪筑以確定添加劑的成分和含量。同時(shí)，需要選定合適的壓路機(jī)，以便在施工中保證理想的壓實(shí)效果。