溫拌瀝青混合料研究與應用現狀

時正武 樊志強 李 錕

(1.中國葛洲壩集團國際工程有限公司，北京 100022；2.大連市政設施修建總公司，遼寧 大連 116024； 3.大連理工大學交通運輸學院，遼寧 大連 116024)

溫拌瀝青混合料研究與應用現狀

時正武1樊志強2李 錕3

(1.中國葛洲壩集團國際工程有限公司，北京 100022；2.大連市政設施修建總公司，遼寧 大連 116024； 3.大連理工大學交通運輸學院，遼寧 大連 116024)

總結了溫拌瀝青混合料技術的研究現狀和應用情況，對溫拌瀝青混合料性能的優缺點進行了論述，并分析了溫拌瀝青混合料的原理及制備方法，指出了溫拌瀝青混合料現階段存在的問題。

溫拌瀝青混合料，原理，性能

0 引言

目前，道路建設中大多數采用瀝青路面，熱拌瀝青混合料(HMA)的路用性能已經得到理論和實踐的檢驗，因而得到了廣泛推廣和使用。然而，隨著社會的發展與進步，熱拌瀝青混合料自身的缺陷越來越不符合資源節約型及環境友好型社會的發展和生態的要求，其主要表現在：1)拌合及攤鋪溫度高，能耗高，施工過程中煙氣粉塵排放量大，對施工現場人員的健康危害大；2)高溫使得瀝青初期老化比較嚴重，對混合料的路用性能和使用壽命不利；3)施工時需要較高溫度，因此不宜在冬季或低溫下施工，施工效率低。而冷拌瀝青混合料盡管能在常溫下拌合，能耗低并且環保，但其路用性能差，一般只用于路面養護[1]。溫拌瀝青混合料能在較低的溫度下拌合，克服了熱拌瀝青技術的缺點，并且路用性能良好，因而得到了道路建設者的青睞。

1 溫拌瀝青混合料研究與應用現狀

1.1 國外研究應用現狀

20世紀80年代～90年代，工業化發展迅猛，溫室氣體排放量急劇增加，世界各國越來越意識到節能環保的重要性，溫拌瀝青混合料技術(WMA)就是在這種大背景下產生的。1995年，歐洲的Shell和Kolo-Veidekke公司首先研制出了WMA，并于1996年進行了現場試驗[2]。早期的WMA路用性能良好，但生產成本較高。1998年，Shell和Kolo-Veidekke公司改進了生產工藝，開始用泡沫瀝青和軟瀝青來生產溫拌瀝青混合料，不僅保證了WMA的路用性能，而且降低了生產成本。隨后，歐洲和日本等國開始學習和引進WMA技術，并將其應用于工程實踐，生產出了大量的WMA。與此同時，溫拌技術迅速發展，許多新的溫拌技術被開發出來，溫拌技術日益成熟。2002年，美國道路工程方面的專家赴歐洲考察了WMA技術的應用與發展，次年在美國瀝青路面協會(NAPA)的年會上重點提出WMA，2004年美國第一條溫拌瀝青混合料路面建設成功。此后，溫拌技術的發展如雨后春筍，極其迅猛，歐洲和美國開發出了多種溫拌瀝青混合料。迄今為止，WMA技術有三大體系，數十種溫拌瀝青混合料技術[3]。

1.2 國內WMA研究應用

我國的溫拌技術起步較晚，主要是學習和引進國外的先進技術進行應用和創新。2005年，我國的第一條溫拌瀝青混合料試驗路在北京鋪設成功。該試驗路段是中美合資，采用的是乳化瀝青溫拌技術[4]。此后，WMA技術在我國得到了迅速發展，各個省市開始研究和應用WMA。此外，我國還開發出了改性瀝青溫拌技術，并于2006年成功鋪設了世界上第一條改性瀝青SMA溫拌試驗路。隨著溫拌技術的日益發展，各省市也制定了一些溫拌技術的設計規范和施工規范，如河北省的《溫拌瀝青混合料施工技術指南》、青海省的《寒區溫拌瀝青混合料路面技術規范》等，這些規范都有利于WMA技術的推廣和實施[4]。

2 溫拌瀝青混合料的性能特點

2.1 溫拌瀝青混合料技術的原理和制備方法

在高溫下，瀝青變得松軟，能夠發揮其膠結作用，將集料良好地裹附在一起，形成一個整體，在荷載作用下不致松散，而瀝青良好的流動性和潤滑作用又使混合料具有較強的變形能力，在荷載作用下集料不會被擠壓破碎。溫拌瀝青混合料就是采取若干技術措施(使用改性瀝青或者加入溫拌劑)，使得混合料能夠在較低溫度下拌合和攤鋪，瀝青能夠很好地裹覆在集料上，較好地發揮其粘結和潤滑作用，同時保持混合料路用性能不低于HMA[5]。歸納起來，目前國內外WMA生產技術主要有三大類：有機添加劑法、泡沫法、化學添加劑法。表1總結了已經開發出來并得到推廣的WMA制備技術[3]。

表1 WMA制備方法

2.2 溫拌瀝青混合料優點

1)節能減排，低碳環保。

由于采用了較低的溫度，在混合料生產和施工工程中將會節省大量的電能，煤料和燃油，CO2等溫室氣體排放量也大大減少，這既是減輕溫室效應的有效措施，也符合生態社會和可持續發展的需求。另外，溫拌瀝青混合料在攤鋪過程中，基本可以實現無煙作業，有毒有害氣體排放明顯減少，很大程度上保護了施工技術人員的身體健康。

2)減輕瀝青的老化程度，延長混合料使用壽命。

較低的溫度降低了瀝青的初期老化程度，提高了混合料的路用性能。

3)延長施工季節，提高施工效率。

施工時溫度降低，混合料與室外環境溫差減小，可以延長施工季節及日施工時間。

4)較低的溫度能夠較好地保護施工設備，延長其壽命，并較快開放交通[6]。

2.3 溫拌瀝青混合料的路用性能

1)高溫性能。

抗車轍性能是評價瀝青混合料高溫性能的重要指標。室內試驗表明[7-9]，在孔隙率基本相同的情況下，WMA的動穩定度比HMA的動穩定度提高10%左右，其高溫穩定性優于熱拌瀝青混合料，具有良好的抗車轍性能。

2)低溫性能。

混合料的低溫彎曲試驗表明[7-9]，WMA與HMA試件破壞時的應變相差不大，二者低溫抗裂性無異。分析可知，加入溫拌劑后，溫拌劑摻量大小對瀝青混合料的低溫性能影響不大，混合料的低溫性能主要由瀝青本身決定。

3)水穩定性。

研究表明，加入溫拌劑后，瀝青裹附到集料表面，在水的作用下，混合料抗剝落能力增強。進一步實驗表明，無論是浸水馬歇爾實驗，還是凍融劈裂實驗，WMA的實驗結果都高于HMA[7-9]，這說明溫拌瀝青混合料的水穩定性要優于熱拌瀝青混合料。實驗表明，在一定的范圍內，溫拌劑摻量越多，溫拌瀝青混合料的水穩定性越好。

4)疲勞性能。

通過中點加載彎曲實驗，得出不同應力比下混合料試件破壞時的疲勞壽命次數，繪出混合料疲勞方程曲線。結果表明，溫拌瀝青混合料的疲勞曲線略高于同級配的熱拌瀝青混合料，說明WMA的疲勞性能優于同級配的HMA[10,11]。

3 溫拌瀝青混合料現階段存在的問題

溫拌瀝青混合料在應用中主要存在的問題有[2]：

1)初建成本較高。

實踐表明，相對于熱拌瀝青混合料，由于溫拌劑的添加，溫拌瀝青混合料成本增加6%左右。

2)設計規范尚未制定。

由于溫拌技術起步較晚，理論技術尚處于研究階段，除了制備方法不同，其設計和施工都是采用熱拌瀝青混合料的相關規范。為了使溫拌技術得到推廣，急需制定設計、施工和養護等相關規范。

3)對原材料要求較高。

雖然溫拌瀝青混合料具有節能環保的優點，但其對原瀝青和集料的質量要求很高，質量稍差的碎石及尾礦砂等固體廢棄物應用于WMA的研究還很少見。同熱拌瀝青混合料一樣，今后應大力研究不同廢棄物在溫拌瀝青混合料中的應用，這有利于道路建設的可持續發展。

4)其他問題。

如WMA在低溫條件下存在水損害現象、長期路用性能有待評估、難以精確評價其節能環保性能等，這些問題都需要進一步的研究。

4 結語

溫拌瀝青混合料技術以其節能環保的優勢和良好的路用性能得到人們的青睞，其應用前景十分廣闊。今后，溫拌瀝青混合料技術在排水降噪，長大隧道工程，低溫季節和寒冷地區等一些特殊功能瀝青路面中的應用將會更加廣泛[12]。

[1] 李德超.溫拌瀝青混合料技術綜述[J].石油瀝青，2008,22(5):1-5.

[2] 劉至飛，吳少鵬.溫拌瀝青混合料現狀及存在問題[J].武漢理工大學學報，2009,31(4):170-174.

[3] 左 鋒，葉 奮.國外溫拌瀝青技術與性能評價[J].中外公路，2007,27(6)：164-168.

[4] 柳 浩，張書芳.美國溫拌瀝青混合料考察綜述[J].市政技術，2009,27(4)：332-335.

[5] 侯月琴.溫拌瀝青混合料性能研究[D].西安：長安大學碩士學位論文，2008.

[6] 許菲菲，劉黎萍.溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料性能對比[J].公路工程，2009,34(3):75-82.

[7] 郭 平，祁 峰，彌海晨.溫拌瀝青混合料的路用性能[J].長安大學學報(自然科學版)，2010,30(3):10-13.

[8] Feipeng.Xiao,Serji.N.A.mirkhanian.Viscosity investigation of asphalt binders containing WMA additive[J].Proceeding ATAP，2010(6)：3-4.

[9] Jung S.Choi,Jiyong Park.Effect of Warm-mix Additives on Reclaimed Asphalt Pavement[J].Proceeding ATAP，2010(6)：3-4.

[10] 崔 鵬，劉黎萍，孫立軍.瀝青混合料抗剪性能試驗儀開發[J].公路，2005(12)：160-163.

[11] 畢玉峰，孫立軍.瀝青混合料抗剪試驗方法研究[J].同濟大學學報，2005,33(8)：1036-1040.

[12] 徐世法.高節能低排放型溫拌瀝青混合料的技術現狀與應用前景[J].公路,2005(7):195-197.

Recent advance of research and application on warm mix asphalt

SHI Zheng-wu1FAN Zhi-qiang2LI Kun3

(1.ChinaGezhoubaGroupInternationalEngineeringCo.,Ltd,Beijing100022,China;2.DalianMunicipalFacilitiesConstructionCorporation,Dalian116024,China;3.SchoolofTransportationandLogistics,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)

Recent advance of research and application on warm mix asphalt are reviewed, and the merits and demerits of warm mix asphalt are summarized. The theory and preparation methods of warm mix asphalt are analyzed, and the existing problems of current research is also pointed out.

warm mix asphalt, theory， property

1009-6825(2014)34-0123-02

2014-09-20

時正武(1987- )，男，助理工程師； 樊志強(1972- )，男，高級工程師； 李 錕(1989- )，男，在讀碩士

TU535

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