基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料（Evotherm）的路用性能研究

張莉

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東深圳 518029）

1 研究背景

溫拌瀝青技術起源于1995年，是在能源緊缺、全球氣候變暖的大背景下快速發展起來的路面材料新技術。1997年通過的京都議定書要求，在2010年溫室氣體的排放量比1990年減少5.2%，歐盟是重要的締約著，并且承擔了最大比例的排放消減任務，因此溫拌瀝青技術在歐洲發端并迅速進入應用階段。溫拌瀝青的拌合溫度是介于熱拌瀝青混合料（150℃ ～180℃）和冷拌瀝青混合料（15℃～40℃）之間，性能達到熱拌瀝青混合料的新型節能減排瀝青混合燃料。目前溫拌瀝青混合料總的來說主要有四種不同的實現方式，分別為（1）有機添加劑法；（2）瀝青 - 礦物法（Aspha-Min）；（3）溫拌泡沫瀝青混合料（WAM-Foam）；（4）基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料（EWMA）。其中第四種溫拌工藝是美國近幾年研發出來并投入使用的方式，在美國稱為Evotherm溫拌混合料。

基于乳化平臺的溫拌瀝青混合料（EWMA）的研究過程分為兩個階段。第一階段是2005年4月開始添加乳化劑，降低拌合混度；第二階段是從2007年7月開始，采用皂液濃縮液直接加入攪拌鍋進行瀝青混合料拌合，其拌合溫度也為110℃～130℃，施工所需設備和施工工藝同樣與熱拌瀝青混合料基本相同。

2 溫拌方式

Evotherm溫拌瀝青混合料溫拌方式有兩種工藝可以實現：

（1）是用乳化劑（表面活性劑的一種）制作乳化瀝青，用該乳化瀝青作為膠結料與熱集料拌和來生產溫拌瀝青混合料；

（2）是直接用表面活性劑配制一定濃度的水溶液（濃縮液），在（改性）瀝青加入到拌和鍋的同時，將濃縮液噴到（改性）瀝青上再與集料一起拌和，經充分攪拌后生產出溫拌混合料，該工藝稱為濃縮液法溫拌。

3 工藝流程

3.1 施工工藝

以出料溫度為120℃的溫拌瀝青混合料為例，簡要介紹其拌和工藝：在拌和鍋中將135℃的熱集料充分干拌，下一步在130℃左右的瀝青開始噴出后，隨即將50℃左右的乳化劑水溶液也噴出，經過充分拌和即可生產出120℃左右的溫拌混合料。其工藝流程見圖1、圖2。

圖1 濃縮液法溫拌混合料生產工藝簡圖

3.2 混合料性能指標對比

（1）與普通熱拌瀝青對比（見表1）

（2）與改性SMA-13混合料性能對比（見表2）

經研究表明，Evotherm溫拌瀝青混合料具有：

a.在不犧牲瀝青混合料路用性能的前提下，拌合溫度可降低至110℃～130℃、碾壓溫度可降低至70℃～110℃；

b.混合料的設計、拌合及施工工藝與熱拌混合料基本一致，無需添置新的設備；

圖2 濃縮液的添加工藝

表1 與普通熱拌瀝青對比表

表2 與改性SMA-13混合料性能對比表

c.減少燃料消耗，節省20%～30%的能量釋放。

4 工程應用

坂瀾大道為城市Ⅰ級主干道，跨龍崗、寶安兩區，路線全長約6.5 km，道路紅線寬50 m。根據“坂瀾大道開展溫拌瀝青混合料路面應用技術研討會會議精神”，K0+690～K1+800段采用溫拌瀝青混凝土路面，結構組合見表3。

表3 路面結構組合表

采用這種溫拌工藝所生產的瀝青混合料在溫度上有較廣的施工空間，混合料在100℃時仍可充分攪拌并有較好的碾壓效果。溫拌瀝青混合料出料時，一般看不到熱拌瀝青混合料的那種冒煙現象，只有當工作人員靠近檢測時才能感受到輕微的熱輻射和氣味，而混合料外觀、和易性與普通熱拌瀝青混合料并無二樣，見圖3、圖4。

圖3 溫拌瀝青混合料出料無煙

試驗數據表明溫拌瀝青可減少50%以上的排煙量，見表4。

由于水分和表面活性劑的引入，在基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料內部形成微細的水膜結構，水膜起到潤滑的作用，從而降低了混合料的粘滯度，提高了瀝青混合料的和易性及可壓實性能；在壓路機等外力碾壓作用下，水膜結構逐漸受到破壞，微量的水分隨之排除出去；同時，表面活性劑轉移到石料與瀝青界面上，起到抗剝落劑的效果，見圖 5、圖 6。

圖4 熱拌瀝青混合料出料冒煙

表4 溫拌、熱拌瀝青試驗數據對比表

圖5 熱拌瀝青混合料攤鋪

圖6 溫拌瀝青混合料攤鋪

在溫拌瀝青混合料攤鋪時，現場檢測結果表明現場攤鋪時有害氣體的排放量相對熱拌瀝青攤鋪時同樣可減少50%以上，從而降低對環境的污染和對施工人員健康的損害，見表5。

表5 熱拌、溫拌瀝青混合料攤鋪對比表

5 結論

溫拌瀝青混合料是一種節能環保型路面新材料、新技術，是道路建設的一次重大創新，具有革命性意義。添加表面活性劑（Evotherm）的溫拌瀝青混合料與普通熱拌瀝青混合料相比，不僅攤鋪溫度、拌合溫度可降低30℃及以上，同時還具有與普通熱拌瀝青混合料相同甚至更好的路用性能。因此添加表面活性劑（Evotherm）的溫拌瀝青混合料具有明顯的經濟效益和社會效益。

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