溫拌膠粉改性瀝青在道路施工中的應用

上海浦東路橋建設股份有限公司 上海 201210

1 研究背景

道路工程作為規模大、資源消耗多的行業之一，也是環境污染源之一。然而近些年來，溫拌、膠粉改性等技術已經成為道路工程在環保技術領域的主要代表，這些技術不僅有效減少了瀝青煙氣的產生，節約了能耗，還大規模消納了廢棄資源。其中，溫拌技術在降低瀝青混合料施工溫度30 °C以上的同時，還減少CO2、SO2、NO、NO2等煙氣產生[1]；膠粉改性瀝青是將固體廢棄物大規模應用于道路工程的典范，可改善瀝青混合料的低溫性能，但其應用于道路的過程中反而會增加瀝青煙氣的濃度。

基于該問題，課題組在自主研究、開發并應用OCAA有機復合溫拌劑的基礎上[2,3]，依托浦東新區政府資助的川沙路改造工程上面層項目，首次對比研究并應用OCAA溫拌膠粉改性瀝青與熱拌膠粉改性瀝青的施工效果與煙氣產生，且檢測并對比分析OCAA溫拌膠粉改性瀝青混合料與熱拌膠粉改性瀝青混合料路面的相關路用性能。

2 材料

2.1 溫拌劑及膠粉改性瀝青

（a）溫拌劑。課題組研究開發的OCAA有機復合溫拌劑，其軟化點為98 °C，熔點為106 °C，平均相對分子質量在1 100左右，可有效減低基質瀝青混合料施工溫度35 °C以上，降低SBS改性瀝青混合料施工溫度30 °C以上，工廠化生產產品形貌如圖1所示。

圖1 OCAA有機復合溫拌劑工廠化產品

（b）膠粉改性瀝青及溫拌膠粉改性瀝青。選用60目膠粉與70#基質瀝青配制膠粉改性瀝青，膠粉用量為18%，工程用膠粉改性瀝青由上海浦東路橋瀝青材料有限公司提供。將OCAA溫拌劑按質量分數為4%的量摻入膠粉改性瀝青以制備溫拌膠粉改性瀝青。

2.2 集料與生產配比

（a）粗、細集料均為石灰巖，礦粉為石灰石，相應的技術參數均滿足規范要求[4-6]。

（b）混合料類型采用SMS-13，粒徑共包括0～3 mm，5～10 mm，10～13 mm共3 檔料。

（c）通過目標配合比設計確定瀝青混合料的用油量為4.6%。混合料生產配合比曲線見圖2。

3 施工

由于膠粉改性瀝青與溫拌膠粉改性瀝青混合料存在結合料物理化學性能方面的顯著不同，因此，二者的施工溫度與工藝也不相同。

3.1 施工溫度

圖2 SMA-13面層合成級配曲線

OCAA溫拌劑可以降低瀝青混合料的施工溫度30 °C以上，課題組從環保與工程質量可靠性角度出發，在熱拌膠粉改性瀝青混合料拌和與攤鋪溫度基礎上降低25 °C的施工溫度，具體見表1。

表1 2 種瀝青混合料的施工溫度

3.2 施工工藝

由于膠粉復合改性SMA-13瀝青混合料在生產與施工過程中表現出易生產、便施工等特點，壓實情況成為其施工效果的主要考核指標之一。鑒于膠粉復合改性瀝青混合料與普通改性瀝青混合料的不同，其施工碾壓工藝亦不同，尤其OCAA溫拌劑使用后的溫拌瀝青混合料工藝更是相差甚異，課題組在室內試驗基礎上，采用了如表2所述的碾壓工藝。

表2 常規與新型碾壓工藝

4 煙氣產生情況

課題組在熱拌膠粉改性瀝青混合料與溫拌膠粉改性瀝青混合料出料現場收集瀝青煙氣，并進行相應的濃度檢測，檢測結果表明溫拌膠粉改性瀝青混合料的瀝青煙氣濃度較熱拌有顯著減少，煙氣主要組分的濃度減少量見表3。

表3 溫拌膠粉改性瀝青混合料煙氣主要成分減少量

5 路用性能

由于壓實度、滲水系數、構造深度、擺值以及平整度是衡量瀝青混合料路面壓實特性、滲水情況、抗滑情況以及舒適性等性能的主要指標，也是反映膠粉改性SMA-13瀝青混合料基本和路用性能的關鍵參數，因而課題組在完成試驗路段鋪裝后，對這些指標進行了檢測，2種不同瀝青混合料的檢測結果見表4。

表4 2 種不同類型SMA-13瀝青混合料的路面檢測結果

據檢測結果可知，熱拌與溫拌膠粉改性SMA-13瀝青混合料的鋪裝效果均完全符合規范與設計要求，且二者的各項性能指標相當。

6 結語

通過研究和應用熱拌膠粉改性瀝青混合料與OCAA溫拌膠粉改性瀝青混合料，得出以下結論：

（a）OCAA溫拌膠粉改性瀝青性能指標與膠粉改性瀝青指標相當，且低溫性能（延度）更好；

（b）有機復合溫拌劑OCAA能夠降低膠粉改性瀝青混合料拌和與攤鋪溫度25 °C；

（c）OCAA溫拌膠粉改性瀝青混合料與熱拌膠粉改性瀝青混合料的應用效果基本相近；

（d）較熱拌膠粉改性瀝青混合料而言，OCAA溫拌膠粉改性瀝青混合料的煙氣排放有顯著減少。