基于乳化技术的温拌沥青混合料应用研究

温拌沥青混合料是一种拌和与碾压温度介于热拌沥青混合料和冷拌(常温)沥青混合料之间，性能达到或接近热拌沥青混合料的新型沥青混合料。他可以节约能源，降低有害气体的排放，减少沥青混合料和及施工过程中对环境的污染。同时由于拌和过程中温度的降低，减少了沥青材料的老化，延长了沥青路面的使用寿命。

温拌沥青混合料技术起源于欧洲，目前在加拿大、南非、美国等多个国家已被广泛推广，并修筑了多条试验路段，我国也与2006年9月修建了首条试验路。温拌沥青混合料按其技术方式不同分为四类：即沥青—矿物法，泡沫沥青法，化学添加剂法。本问针对辽宁省交通厅科技项目“温拌沥青混合料应用研究”，采用乳化平台温拌技术，结合东北季节性冰冻气候，从材料的配合比设计、材料的试验性能及试验路的使用状况出发，对乳化温拌沥青混合料的路用性能进行分析与研究。

1

1.1

乳化温拌沥青混合料的配合比设计

材料的选用

为比较温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的性能，试验中温拌沥青混合料采用与热拌沥青混合料完全一致的矿料。粗集料为辽宁铁岭产普通石灰岩破碎碎石；细集料为辽宁铁岭产石灰岩石屑以及原产河砂；填料为辽宁铁岭产石灰岩磨细矿粉，材料试验结果见表1。

表1 温拌沥青混合料矿料试验结果

#

温拌的基质沥青采用辽河AH—90道路石油沥青，化学乳化添加剂为美国产Evotherm DAT 。

1.2 温拌沥青混合料的配合比设计

温拌沥青混合料的配合比设计是以现行沥青路面设计规范为基础，结合Superpave设计方法进行混合料级配设计，采用旋转压实仪成型温度不高于110℃，目标空隙为4%～5%。试验中采用了AC～13型沥青混合料，石油比为4.30%，其级配曲线如图1所示。

图1 温拌沥青混合料配合比设计

试验过程中采用了两种方法对混合料的性能进行验证。方法一即DAT一代，是采用PC-1606乳化剂配置乳化沥青，在80℃下保温，加热矿料至130～140℃，然后再120℃下拌和并压实成型。方法二即DAT二代，是第一代温拌技术基础上的工艺升级，首先配制浓度为7%～14%的浓缩液，然后加热沥青及矿料并加入浓缩液进行拌和。拌和过程中控制沥青加热温度为120～130℃，矿料加热温度为130～150℃，拌和温度为110～120℃，出料及成型温度为100～120℃。本文中采用二代工艺进行温拌沥青混合料的性能研究并与热拌沥青混合料的性能进行比较（表2、3）。

表2、3试验数据表明温拌沥青混合料在拌和与成型温度明显降低的情况下，各项路用指标均不低于热拌沥青混合料，满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2001）的要求。

表2 混合料温度控制

沥青类型

沥青加热 温度/℃

热拌沥青 温拌沥青

160 130

矿料加热 温度/℃ 155 130

混合料成 型温度/℃

145 110

表3 混合料试验结果

项目

空隙率 /%

温拌混合料 热拌混合料 规范要求

4.2 4.0 3～6

VMA /% 17.6 17.5 ≥15

VFA /% 76.2 77.1 70～85

稳定度 /KN 13.7 12.98 ＞5.0

流值 /mm 2.98 3.04 2.0～4.5

动稳定度 /次·mm 1 208 1 180 ＞800

-1

残留稳定 度比/% 88.6 .2 ＞85

劈裂强度比/% 86.5 85.7 ＞80

2 乳化温拌沥青混合料试验路及现场检测

课题组为验证乳化温拌沥青混合料实际路用性能，于2007年10月在沈阳市沈北新区铺筑了长700m、宽7m的试验路，试验路的等级为三级，路面结构及当地的地质、气候状况见表4、5。

表4 试验路路面结构

原路面设计结构 3cm细粒式沥青混凝土 （AC-13）

15cm水泥稳定碎石基层 （厂拌） 土基

试验路路面结构 3cm温拌改性沥青混凝土

（AC-13）

15cm水泥稳定碎石基层

（厂拌）

土基

表5 试验路地质及气候条件

自然 区划 平原 Ⅱ2a区 海拔高 度/m 98.6 季节性冰冻 气候条件

气温状况 /℃ 最高35、 最低-31 最大冻 深/m 1.2 年降水 量/mm 810 2.1

混合料的拌和

课题组采用LJ1500型间歇式拌和机进行混合料生产，首先配置Evotherm DAT 皂液，每桶皂液质量110kg，添加15kg乳化剂，水温75℃，pH控制为2.0～3.0，调试继电器控制每个循环喷洒时间4 s，比沥青喷洒延时 6 s。拌和时沥青温度为140℃，石料温度为130℃，皂液温度为40℃。混合料现场测温为116℃。 2.2 混合料的摊铺与碾压

试验路采用一台摊铺机全副摊铺，摊铺机型号为HP95，摊铺机行走速度为2.5m/min。摊铺机开工前1h预热，熨平板温度不低于100℃。摊铺时气温为6℃，地面实测温度为4℃，混合料摊铺实测温度为96℃。

课题组要求每个作业面均保证两台双驱双振压路机，并尽可能紧跟摊铺机，以慢而均匀的速度碾压。压路振动压路机。初压、复压采用压路机并列成梯队压实。初压温度为90℃，终压温度为68℃，静压一遍消除轮迹，碾压速度为4km/h；碾压结束后开放交通，路面温度为50℃。

2.3 试验路检测

温拌沥青混合料试验路铺筑完成后，课题组于2007年10月10日，对试验段进行了检测，检测项目包括平整度、构造深度、渗水、弯沉，并进行了钻芯取样测定压实度。检测结果见表6。结果表明，路面平整密实，不透水，没有出现任何推移、拥包、松散、坑槽和其他病害。2008年1月12日，课题组再次对所修试验路进行了观测，观测当日气温为-25 ℃，观测结果表明试验路路面使用良好，没有出现冻胀、裂缝及其他破损。

表6 温拌试验路检测结果

桩号 K0+050 K0+100 K0+150 K0+200 K0+300 设计值

构造深度/mm 0.26 0.43 0.37 0.40 0.42

平整度/mm 3.5 4.2 2.8 3.5 2.6 5.0

156

代表弯沉/0.01mm 79.1

实压度/% 97.6 96.8 98.3 97.6 97.5

3

3.1

效益分析

经济效益分析

乳化温拌沥青混合料由于所采用的乳化剂为美国原产添加剂，其费用与普通热拌沥青混合料比较有所增加，计算结果如下。

以沥青混合料中沥青含量为5%为例，添加剂单价10 500元/t，用量为每吨混合料2.5kg。采用温拌技术降低拌和、摊铺温度为20～40 ℃。所有费用计算均以基质沥青为准，增加费用为“+”，节省费用为“-”。Evotherm DAT温拌沥青混合料的费用计算如下：

综合增加成本（元/t）=温拌费用增加（+26元/t）+燃油节约费用（-6元/t）+抗剥离

剂节约费用（-3元/t）=+17元/t 。

按普通沥青混合料300～350元/t计算，增加成本大约为5%～6%。 3.2 社会和环境效益分析

使用温拌沥青混合料，同普通热拌沥青混合料相比，能够减少CO、CO2等气体的排放30%以上，减少施工中对施工人员的伤害和环境污染。符合现代经济发展和交通特点的需求，也是建设资源节约型、环境友好型社会的需要，具有良好的市场应用前景，社会和环境效益显著。

4 结 语

（1）采用乳化温拌沥青混合料技术可以降低混合料的拌和与碾压温度20～40℃，同时达到与热拌沥青混合料相同的路用性能。

（2）由于拌和温度的降低减少了沥青材料在拌和过程中的老化程度，延长了道路的使用寿命。

（3）减少排放CO、CO2等有害气体30%以上，有利于环保。

（4）与环境温度差异缩小，降温速率减缓，储存于运输时间延长，施工时间延长，施工温度降低。

（5）应用前景广阔，适合于超薄面层罩面、城市道路铺筑，长大隧道路面施工、沥青混合料再生、低温季节和寒冷地区沥青路面施工。

（6）与普通热拌沥青混合料比较每吨增加费用5%～6%。