夏洋洋，張 根

（西藏大學(xué)工學(xué)院，西藏 拉薩 850000）

0 引言

西藏地區(qū)的公路建設(shè)近年來(lái)取得了顯著進(jìn)展。據(jù)最新的報(bào)道，2024 年，西藏計(jì)劃實(shí)施公路交通項(xiàng)目417個(gè)。截至3 月中旬，已有110 個(gè)項(xiàng)目開復(fù)工，二季度續(xù)建項(xiàng)目將全面復(fù)工，工程建設(shè)開局良好，西藏地區(qū)的重要公路項(xiàng)目包括G4218 拉薩至日喀則機(jī)場(chǎng)段等在建重點(diǎn)公路項(xiàng)目，以及G109 格爾木至那曲段提質(zhì)改造工程等新建項(xiàng)目前期工作。此外，還有281 個(gè)行政村通暢項(xiàng)目的推進(jìn)，目標(biāo)是新增175 個(gè)行政村通硬化路[1]。

西藏地處世界屋脊，平均海拔在4000m 以上，強(qiáng)烈的紫外線與環(huán)境脆弱的特性，這使得公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)面臨極大的挑戰(zhàn)。高海拔地區(qū)的氣候條件惡劣，道路建設(shè)和節(jié)能減排都提出了更高要求，隨著我國(guó)一帶一路建設(shè)的推進(jìn)，高原地區(qū)的經(jīng)濟(jì)得到快速的發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)迎來(lái)黃金發(fā)展期，道路建設(shè)迅速增加。由于高原獨(dú)特的地理氣候等原因，生態(tài)脆弱，而在道路建設(shè)中往往伴隨著大量的煙塵等環(huán)境污染。溫拌瀝青混合料是一種全新的節(jié)能道路材料[2-4]，在生產(chǎn)和使用中具有煙塵排放少，對(duì)使用溫度要求低等特點(diǎn)。

溫拌瀝青是一種在較低溫度下進(jìn)行瀝青混合料拌和的施工技術(shù)，它能夠在一定程度上減少能源消耗和環(huán)境污染[5]，同時(shí)也能改善瀝青混合料的施工性能和路面的使用壽命。當(dāng)前關(guān)于溫拌瀝青的研究主要集中在以下方面。

研究者們正在探索不同溫度下的溫拌工藝對(duì)瀝青混合料性能的影響[6]，包括瀝青的混合性能、力學(xué)性能和耐久性能。通過(guò)對(duì)不同溫度下的溫拌工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以比較不同溫度下的溫拌工藝對(duì)瀝青混合料性能的影響，從而找出最佳的溫拌工藝為了優(yōu)化溫拌工藝，研究人員會(huì)對(duì)溫度、混合時(shí)間、混合速率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)測(cè)試不同參數(shù)下瀝青混合料的力學(xué)性能等性能指標(biāo)，確定最優(yōu)的溫拌參數(shù)組合方案，研究還將進(jìn)一步分析溫拌瀝青混合料在道路建設(shè)中的應(yīng)用，探究溫拌瀝青混合料對(duì)道路使用壽命和安全性的影響，并給出溫拌瀝青混合料的具體應(yīng)用方案已有證據(jù)表明，溫拌瀝青技術(shù)的應(yīng)用可以節(jié)省燃油消耗20%，溫室氣體排放量減少50%，污染環(huán)境的“瀝青煙”減少80%。因此，研究也在探討如何在保證瀝青混合料性能的同時(shí)，進(jìn)一步提高環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)性。

溫拌瀝青混合料采用130℃的拌和溫度，普通熱拌瀝青混合料采用165℃的拌和溫度。兩種瀝青混合料均采用傳統(tǒng)的馬歇爾法進(jìn)行攪拌擊實(shí)。將制作完成的試件放置室外自然冷卻。同時(shí)為了模擬高寒地區(qū)的自然溫度。對(duì)其進(jìn)行吹風(fēng)。加速其冷卻。之后進(jìn)行路用性能試驗(yàn)，測(cè)試溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的路用性能，探究溫拌瀝青混合料是否適合在高原地區(qū)使用[3]。

1 試驗(yàn)材料與方法

為了更好的比較兩種瀝青混合料的路用性能，兩種瀝青混合料均采用相同的集料與礦粉，隨著高原地區(qū)的交通量的增加，應(yīng)該選擇適應(yīng)大交通量的瀝青，同時(shí)還有較好的低溫性能[4]。故本文選擇A 級(jí)90＃瀝青作為兩種瀝青混合料的黏結(jié)劑，溫拌劑選擇直接加入3 種不同公司生產(chǎn)的溫拌劑。表1 為粗集料技術(shù)性能，表2 為細(xì)集料技術(shù)性能，表3 為溫拌劑物理性質(zhì)。

表1 粗集料技術(shù)性能

表2 細(xì)集料技術(shù)性能

表3 溫拌劑物理性質(zhì)

2 實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照我國(guó)相關(guān)規(guī)范，本文采用凍融劈裂試驗(yàn)與浸水馬歇爾試驗(yàn)來(lái)測(cè)試其加入溫拌劑后的瀝青混合料水穩(wěn)定性。在高原低溫區(qū)域，更加重視瀝青混合料的低溫性能，材料在低溫環(huán)境下容易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，主要是混合料中的瀝青本身形態(tài)的變化，由粘彈性變?yōu)榇嘈圆牧?，?dǎo)致在收到外力或收到內(nèi)部拉力時(shí)，容易導(dǎo)致路面大面積的開裂現(xiàn)象的發(fā)生，所以長(zhǎng)用低溫環(huán)境下的彎拉試驗(yàn)測(cè)試其瀝青混合料的低溫性能，本問(wèn)級(jí)配使用AC-16 型級(jí)配?；旌狭霞?jí)配組成如表4 所示，目前主要是采用低溫小梁進(jìn)行試驗(yàn)，本試驗(yàn)材料使用尺寸為長(zhǎng)寬高：250mm×30mm×35mm。

表4 混合料級(jí)配組成

2.1 溫拌瀝青混合料低溫性能

瀝青混合料低溫開裂采用小梁彎曲試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)小梁破壞時(shí)的彎拉應(yīng)變?cè)酱?，彎曲勁度模量越小，說(shuō)明路面抗低溫開裂能力越強(qiáng)[6]。溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料小梁低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

表5 低溫彎曲試驗(yàn)

由表5 可以看出來(lái)，瀝青混合料添加溫拌劑后，小梁的勁度模量有所增加，這表明，通過(guò)添加溫拌劑，能夠使瀝青混合料的勁度增強(qiáng)，主要原因是溫拌劑能夠在瀝青混合料低溫時(shí)增加混合料的軟度，當(dāng)溫度下降時(shí)，能夠保持具有較好的抗低溫特性。添加溫拌劑的抗彎拉強(qiáng)度差別不大，溫拌瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度略高于熱拌瀝青混合料，這是由于溫拌瀝青混合料加入了溫拌劑導(dǎo)致的，隨著黏結(jié)劑的增加，瀝青混合料的低溫性能有所提高，通過(guò)以上試驗(yàn)可以看出，0.3%摻量的溫拌橡膠瀝青在低溫下的抗彎曲性能最好。

2.2 溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性

在西藏大部份地區(qū)，很多的瀝青混合料受到水的侵害比較多，在藏北等凍土區(qū)，受到凍融與地表降水等作用的影響，瀝青混合料出現(xiàn)坑槽與剝落現(xiàn)象較多，本實(shí)驗(yàn)瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)采用浸水馬歇爾試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，由于3 種溫拌劑彼此相差并不大，故本文采用溫拌劑A 型進(jìn)行試驗(yàn)，溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)，水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果如表6 所示。

表6 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

溫拌劑還可以增加瀝青的抗變形能力，使混合料在承受荷載時(shí)不易發(fā)生變形，從而提高其穩(wěn)定度，減少空隙率：溫拌劑可以降低瀝青混合料的空隙率，減少水分的進(jìn)入，避免混合料的松散和破壞，從而提高其穩(wěn)定度，本文繼續(xù)將以上的瀝青混合料進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表7 所示。

表7 溫拌瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)

發(fā)現(xiàn)在參加溫拌劑以后，瀝青的馬歇爾穩(wěn)定度有所提高，同時(shí)在經(jīng)過(guò)浸水馬歇爾穩(wěn)定度同時(shí)也會(huì)有所提高，隨著溫拌劑添加量增加，穩(wěn)定度與殘留穩(wěn)定度都有所增加。溫拌劑可以改變?yōu)r青的分子結(jié)構(gòu)，使其具有更高的黏結(jié)能力，從而提高瀝青混合料的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從側(cè)面證明溫拌劑可以使瀝青在低溫下更容易流動(dòng)，使得混合料在施工過(guò)程中更加均勻，從而提高其整體的穩(wěn)定度，增加抗變形能力：溫拌劑還可以增加瀝青的抗變形能力，使混合料在承受荷載時(shí)不易發(fā)生變形，從而提高其穩(wěn)定度，減少空隙率：溫拌劑可以降低瀝青混合料的空隙率，減少水分的進(jìn)入，避免混合料的松散和破壞，從而提高其穩(wěn)定度。

3 結(jié)論

本文對(duì)3 種瀝青溫拌劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，在低溫彎曲試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其基本性質(zhì)相差不大，從而采用一種溫拌劑進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)，之后分別進(jìn)行了馬歇爾試驗(yàn)，凍融劈裂試驗(yàn)，分別進(jìn)行了瀝青混合料的低溫性能試驗(yàn)與瀝青水穩(wěn)定性試驗(yàn)，3 種試驗(yàn)證明在實(shí)際的使用中，溫拌劑的參和量不宜大于0.3%，同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果也表明，溫拌瀝青混合料在低溫性能優(yōu)于普通熱拌瀝青混合料。由于溫拌瀝青混合料孔隙率較低，并且溫拌劑能夠增加了瀝青與集料之間的界面能。所以水穩(wěn)定性能明顯優(yōu)于普通熱拌瀝青混合料。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了溫拌瀝青混合料更加適合高原寒冷地區(qū)的使用，從而達(dá)到節(jié)能減排的作用，更加利于高原地區(qū)的環(huán)境保護(hù)。