溫拌瀝青混合料 在低溫施工中 的 技術應用

劉福章

（樂亭縣交通運輸局，河北 樂亭 063600）

0 引言

在目前我國大規模的高速公路建設中，熱拌瀝青混合料由于其較好的路用性能已經被普遍接受，得到了廣泛的應用，但其存在污染大、能耗高、施工季節短、瀝青老化較嚴重和不適合薄層特別是較低溫度下施工的缺陷。為了延長工程施工季節，滿足工程施工進度的需要，可采用基于表面活性劑型溫拌法技術進行瀝青路面上面層的施工，其技術關鍵是在不損傷熱拌瀝青混合料路用性能的前提下降低了瀝青在較低溫度下的拌合粘度。本文結合實體工程，對AC—13C型溫拌瀝青混合料配合比設計、路用性能的檢測以及在低溫條件下施工應用情況進行了介紹。

1 溫拌劑作用機理

溫拌劑本質上是一種陽離子表面活性劑。在拌合過程中溫拌劑均勻分散在瀝青和石料的界面，形成結構性水膜，使瀝青粘度降低，實現較低溫度下的拌合；當受到碾壓時，水膜結構被破壞，微量的水分排出，溫拌劑中的有效成分殘留在石料與瀝青界面，起到抗剝落劑的效果。

2 溫拌瀝青混合料配合比設計

2.1 原材料

AC—13C型溫拌瀝青混合料使用的瀝青為SBS改性瀝青，粗集料采用薊縣產玄武巖，細集料采用石灰巖機制砂，礦粉為石灰巖礦粉。上述原材料檢測結果均滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）相關項目的質量技術要求。

2.2 配合比設計

2.2.1 確定瀝青混合料礦料級配

依據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）關于AC—13C型改性瀝青混合料礦料級配范圍要求及天津市市政工程研究院對AC—13C級配的優化設計研究成果，確定合成級配（見圖1）。

圖1 AC—13C型瀝青混合料級配曲線

2.2.2 試驗設計及試驗條件

試驗過程中進行了不同類別的比對，具體見表1。

表1 不同類型混合料的比對

溫拌劑為基于表面活性平臺技術（Evotherm）的美德維實偉克益路H5溫拌劑。參考熱拌瀝青混合料配合比，最佳油石比為4.9%。溫拌劑為瀝青摻配質量的10%。

2.2.3 密度試驗

在相同級配、最佳油石比、不同的拌合溫度與成型溫度下進行馬歇爾擊實試驗。馬歇爾試件密度見表2。

由表2可見：同等溫度條件下，添加溫拌劑與未添加溫拌劑的混合料試件其馬歇爾密度相當，添加溫拌劑的混合料其馬歇爾密度隨成型溫度下降而逐漸減小，但減小的幅度較小。

2.3 性能試驗

2.3.1 高溫穩定性

車轍試驗按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052—2000）測定其高溫穩定性，試驗溫度為60℃，輪壓為0.7MPa。車轍試驗結果如表3所示。

表3 最佳油石比下的動穩定度

由表3可見：添加溫拌劑的混合料與未添加溫拌劑的混合料其動穩定度均能夠達到《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）的技術要求；添加溫拌劑的混合料比未添加的動穩定度略高；添加溫拌劑的混合料在不同成型溫度下動穩定度變化較小，高溫穩定性相近。

2.3.2 水穩定性

水穩定性測試采用凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗兩種方法。凍融劈裂試驗按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052—2000）進行，其中凍融試件在-18℃±2℃下保溫16h，然后在60℃±0.5℃下保溫24h。浸水馬歇爾試驗按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052—2000）進行。將成型好的馬歇爾試件放入60℃的恒溫水槽中，保溫48h，然后測其馬歇爾穩定度，并與常溫放置48h的馬歇爾試件的穩定度相比，得到馬歇爾殘留穩定度。凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗結果分別見表4、 表5。

表2 最佳油石比下的馬歇爾密度

表4 最佳油石比下的凍融劈裂強度

表5 最佳油石比下的殘留穩定度

由表4、表5可看出：殘留穩定度均滿足規范要求，穩定度數值隨成型溫度降低而減小，但變化幅度較小；殘留強度均滿足規范要求，劈裂強度數值隨成型溫度降低而減小，但變化幅度較小。添加溫拌劑的熱拌混合料在拌合溫度為160℃、成型溫度為130℃時，其殘留穩定度與穩定度之比大于85%，凍融劈裂強度與劈裂強度之比大于80%，能夠滿足施工技術規范要求，這也表明添加溫拌劑后熱拌瀝青混合料在低溫下具有優良的路用性能。

3 溫拌瀝青混合料施工質量控制方案

溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的施工工藝基本相同。低溫條件下溫拌瀝青混合料的施工特點如下。

3.1 溫拌瀝青混合料的拌合

3.1.1 拌合站的SBS改性瀝青加熱溫度為150~160℃，礦料加熱溫度為170~180℃，混合料出料溫度為145~160℃。

3.1.2 溫拌濃縮液的添加方式為：溫拌濃縮液作為外加劑與瀝青按5∶100的質量比噴入拌缸，溫拌濃縮液在瀝青開始噴灑后延時2s開始噴入，噴入時間控制在10s以內，且必須保證在瀝青噴灑結束之前完成溫拌濃縮液的噴灑。

3.1.3 干拌2s，濃縮液控制在12s以內，然后濕拌6s后添加礦粉，再繼續濕拌。應保證溫拌瀝青混合料無花白料。溫拌料每鍋料的拌和時間與熱拌時間相同，只是減少了礦粉的濕拌時間。

3.1.4 目測檢查混合料攪拌的均勻性，及時分析異常情況，如混合料有無花白或離析等現象。

3.2 溫拌瀝青混合料的運輸

3.2.1 溫拌瀝青混凝土拌合站的選取采用就近原則，盡量減少運料途中溫度損失。

3.2.2 鋪筑溫拌瀝青混凝土試驗段的氣候條件應盡量接近冬季低溫施工。混合料運輸過程中運料車頂部和側面用棉被覆蓋保溫，攤鋪過程中禁止掀開運料車頂部的棉被。

3.2.3 拌合站內必須實測每輛運輸車混合料出料溫度，現場實測每輛車到場溫度，采用數顯溫度計測定攤鋪及碾壓溫度并記錄溫度隨時間變化情況，攤鋪溫度必須滿足135℃，碾壓終了溫度保證在70℃以上。

3.3 溫拌瀝青混合料的攤鋪

攤鋪機熨平板加熱溫度保證在100℃左右，試驗段施工現場，攤鋪機均勻連續攤鋪，攤鋪速度控制在2m/min，加大攤鋪機振搗力，保證初始壓實度，每臺攤鋪機攤鋪寬度控制在7m以內。

3.4 溫拌瀝青混合料的碾壓

3.4.1 采用緊跟復合式碾壓，取消初壓，直接進入復壓階段，兩臺自重不小于13t的雙鋼輪壓路機各占半幅緊跟攤鋪機碾壓。初次前進碾壓為靜壓，后均采用高頻低幅強振，兩臺自重不小于30t的輪胎壓路機緊跟（建議距離小于4m）雙鋼輪壓路機同步碾壓，即鋼輪壓路機與輪胎壓路機同時前進及后退，共碾壓8遍（鋼輪4遍、輪胎壓路機4遍）。兩臺不小于12t的雙鋼輪壓路機終壓，以消除輪跡及調整平整度。

3.4.2 考慮氣候等原因，建議冬季11月、12月份瀝青混合料施工時間在上午九點到下午四點之間。

4 路用性能檢測

4.1 上面層表觀及壓實度

按照設計級配施工的瀝青路面比較粗糙且均勻，正常施工路段未出現明顯的離析現象。上面層施工壓實度統計結果見表6。統計結果表明，以現有的碾壓設備，能夠將溫拌瀝青混合料壓實到較高的水平，保證上面層壓實達到標準密度的98%以上。

表6 上面層壓實效果統計分析結果

4.2 上面層路用性能

施工過程中對瀝青混合料抗車轍能力及抗水破壞能力進行檢驗，結果見表7，表明生產的瀝青混合料具有良好的路用性能。

表7 上面層瀝青混合料路用性能檢驗結果

5 結論

5.1 采用熱拌瀝青混合料配合比設計方法進行溫拌瀝青混合料設計。在采用相同的材料、礦料級配及油石比情況下，溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料相比，拌合溫度和施工溫度明顯降低。試驗表明，在溫度下降30℃后，溫拌瀝青混合料的各項性能指標仍能夠滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）中關于熱拌瀝青混合料的技術要求。

5.2 從溫拌瀝青混合料的路用性能及實體工程的施工質量來看，均達到了良好的應用效果，在合理的施工質量控制方案下，可用于低溫條件下施工，對于延長施工季節、增加瀝青路面施工的可操作性方面具有指導意義。

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