RH 溫拌瀝青在低溫環境中的技術分析與應用

■馬志新，陳 鋒 ■.新疆葉城公路管理局，新疆 葉城 844900;.南京航空航天大學，江蘇 南京 006

為了保證質量和性能，瀝青混凝土路面在攤鋪時要將瀝青拌合料加熱到較高的溫度，《公路瀝青路面施工技術規范》規定普通瀝青混凝土的攤鋪溫度在正常環境下不得低于135℃，低溫環境下不得低于150℃;改性瀝青的攤鋪溫度不得低于165℃［1］。施工溫度過高，會導致瀝青老化嚴重，縮短瀝青路面的壽命［2］，但是由于季節和氣候的限制，瀝青混合料有時需要在低溫環境下進行攤鋪作業。對瀝青來說，隨著溫度的下降瀝青的黏度增加，混合料施工和易性大大降低，由此會導致瀝青路面壓實度不夠，水損害和車轍問題過早地出現［3］。為了解決低溫與路面攤鋪質量之間的矛盾，李賓等［4］通過現場試驗段的鋪設確定合理的碾壓施工方案，從而有效控制superpave 瀝青路面在低溫環境下的施工質量。王黎明［5］的研究表明在0～10℃區間的典型低溫施工環境下，初壓溫度每增加10℃，4～6cm 鋪層的有效壓實時間能延長約5min;初壓溫度相同的情況下，厚度每減少1cm，有效壓實時間減少約10min，因此通過技術改進措施延長有效壓實時間可以保證施工質量。上述方法是通過減小壓實厚度或提高瀝青混合料的攤鋪溫度來保證路面的施工質量和性能，這些方法會對路面的使用壽命產生不利的影響甚至會增加投資成本，采用RH 改性溫拌瀝青可以有效避免這些問題的出現。

1 工程概況

國道219 線是一條連接新疆和西藏的重要的公路，海拔高度4300m，總長度為2143km。該地區為寒冷干旱高原氣候區，年溫差和日溫差均較大，氣候環境較為復雜，可供工程施工的時機有限，而且普通瀝青混合料在氣溫低于5℃時，就不宜進行施工。為確保工程進度，本工程考慮采用RH 溫拌技術進行路面施工。

RH 溫拌技術是交通部公路科學研究院在對國內外溫拌技術研究與分析的基礎上自主開發的。RH 溫拌技術通過在瀝青中加入RH 溫拌劑，使拌制的瀝青混合料可以在較低溫度下拌合、碾壓施工，可將拌合和施工溫度在普通熱拌瀝青混合料溫度的基準上降低30℃左右，同時可以實現:(1)降低瀝青混合料施工溫度，即在較低溫度下拌合、攤鋪和碾壓溫拌瀝青混合料，實現瀝青路面施工的節能減排;(2)低溫條件下的瀝青路面施工技術，即熱拌溫壓技術;(3)抑制隧道里施工瀝青路面時的煙氣，改善隧道里時的施工環境。

為了驗證RH 溫拌改性技術用于解決瀝青路面低溫環境下施工的可行性，在工程大規模施工前進行了試驗段進行技術驗證，確定瀝青路面低溫環境下施工的相關工藝參數。試驗段位于K361 +685～K362 +480 段，針對瀝青路面的上表面層(PA-13)進行試驗驗證。試驗段設計了兩段試驗路，試驗段1 采用RH 溫拌瀝青混合料攤鋪，試驗段2 采用常規100 號B 級熱拌瀝青混合料攤鋪，其中試驗段2 作為路面施工質量對比路段。試驗段1 全長800m，嚴格按照RH 溫拌瀝青混合料的使用說明進行施工，其性能檢測和評定按照現場熱拌瀝青混合料的施工技術指標、施工機械、施工技術方案確定。試驗段2 全長300m，按照我國現行技術標準、規范進行試驗段的鋪筑，主要是用于檢驗RH 溫拌改性技術在青路面低溫環境下施工的可行性。

2 瀝青混合料的工程應用情況對比

瀝青混合料拌合機采用無錫3000 型，每盤拌合質量為2t，采用原拌合工藝。RH 溫拌改性劑根據使用說明采用人工投放。瀝青混合料的碾壓工藝為:小型戴納派克初壓1 遍，英格索蘭120 振動碾壓2 遍，戴納派克振動碾壓2 遍。試驗段的施工當天溫濕度檢測情況為:13:30溫度為10.1℃，濕度為12.5%;16:10 溫度為7.3℃，濕度為11.9%;19:30 溫度為3.6℃，濕度為10.8%。

2.1 施工溫度檢測

常規100 號B 級熱拌瀝青混合料試驗段位于K361 +080～K362 +320，該試驗段表面層采用常規100 號B 級熱拌瀝瀝青混合料實青混合料施工工藝。RH 溫拌瀝青混合料試驗段位于K361 +685～K362 +080和K362 +320～K362 +480，采用RH 溫拌改性劑直投干投改性施工工藝。兩種混合料的出廠溫度均控制在150℃左右，常規B 級熱拌瀝青混合料與RH 溫拌瀝青混合料的施工檢測數據分別見表1。

表1 兩種瀝青混合料溫度采集匯總

由表1 可知，兩種瀝青混合料的出廠溫度非常高，由于施工現場溫度較低且有風，在攤鋪作業時瀝青混料的溫度下降非常快，造成了施工時瀝青混合料的各項溫度指標均低于規范要求，復壓溫度低于馬歇爾室內擊實溫度(130℃)。

2.2 馬歇爾試件室內試驗參數

110 號B 級瀝青混合料和RH 溫拌瀝青混合料的馬歇爾擊實溫度均采用烘箱恒溫2h 的“精確控制”方法，擊實溫度為130℃和110℃，雙面分別擊實75 和50 次［7］，其室內試驗參數如表2。

表2 兩種瀝青混合料馬歇爾試驗參數

2.3 壓實度取樣檢測

瀝青混合料復壓時的溫度在110℃左右，遠低于室內擊實溫度130℃。根據以往的碾壓經驗表面層的壓實度很難達到規范要求，基于RH 溫拌改性劑對瀝青的降粘效果，使用RH 后有利于現場瀝青混合料的壓實度提高，壓實度檢測現場取樣結果如表3。

表3 兩種瀝青混合料的壓實度

RH 溫拌瀝青混合料和110 號B 級瀝青混合料的出廠溫度控制在了規范要求的范圍之內(150℃～160℃)，而施工溫度檢測數據(見表1和表2)表明施工作業時的攤鋪溫度和復壓溫度均遠低于規范要求，RH溫拌瀝青混合料復壓時的溫度甚至比常規110 號B 級瀝青混合料還低10℃。由表3 可知RH 溫拌瀝青混合料和常規110 號B 級瀝青混合料室內實驗的體積指標十分接近，說明RH 溫拌瀝青混合料的體積指標滿足要求。現場取樣測得RH 溫拌瀝青混合料和常規110 號B 級瀝青混合料平均壓實度(見表4)分別為93.3%和96.2%，RH 溫拌瀝青混合料的壓實度良好，且比110 號B 級瀝青混合料壓實度有較大提高。

3 主要經濟社會效益分析

本項目應用RH 溫拌低溫施工技術，其主要增加成本來自溫拌改性劑材料的增加;同時，對隧道施工段落的溫拌溫鋪技術，可以減少相應部分燃油消耗。通過表4 對該溫拌技術的成本進行測算。

表4 兩種瀝青混合料每公里(單幅)的成本對比

從表4 測算可以看出，表面層采用AC-13 混合料，RH 溫拌改性混合料的造價比普通混合料每1000m 增加約2.5 萬元。但是由于項目完工提前，施工單位由此節省的臺班費和工地消耗性開支將非常巨大。同時，工程提前通車對整個項目的運營管理也是十分有益的。

4 結語

RH 溫拌瀝青混合料在試驗段的應用比較成功，雖然施工現場的低溫環境(溫度低于10℃)造成了RH 溫拌瀝青混合料的攤鋪和復壓溫度都遠低于規范要求，但在施工工藝不變的原始情況下，試驗段上面層的壓實度依然能夠滿足相關技術要求。采用RH 溫拌改性技術確實會造成前期的投資成本略有增加，考慮到RH 溫拌瀝青混合料可以在低溫環境下施工，這樣可以大大縮短工期，總體上可以減少工程的造價。因此在高海拔低溫環境進行瀝青面層的施工作業時，可以采用相關技術。

［1］中華人民共和國行業標準.JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術規范.北京:人民交通出版社，2004.

［2］秦勇春，黃頌昌，蘇玉昆，孫立軍.溫拌瀝青混合料中瀝青在施工階段的老化程度［J］.同濟大學學報，2009(09).

［3］呂得保.瀝青混合料施工溫度控制［D］.吉林:吉林大學，2011.

［4］李賓.天水過境高速公路Superpave 瀝青路面低溫施工技術研究［J］.公路交通科技，2011(09).

［5］王黎明.瀝青混合料低溫鋪筑熱擴散過程及改進技術研究［D］.哈爾濱:哈爾濱工業大學，2013.

［6］朱暉，馬瑞.RH 改性瀝青流變特性研究［J］.公路交通科技，2014(05).

［7］中華人民共和國行業標準.JTG E20-2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程.北京:人民交通出版社，2011.