溫拌瀝青混合料技術應用淺析

陳松男

【摘 要】溫拌瀝青技術可以降低混合料的拌制、攤鋪、碾壓溫度，從而有效減少燃料消耗，降低有害粉塵和氣體排放，節能減排，非常適合當今社會發展潮流，值得在我國推廣和應用。本文對溫拌瀝青混合料技術的應用特點、溫拌原理進行了闡述，同時以Evotherm溫拌技術為例，對溫拌和熱拌瀝青混合料的技術性能進行了試驗對比分析。

【關鍵詞】溫拌技術；瀝青混合料；路面

0 引言

熱拌瀝青混合料（簡稱HMA）已經成為當今道路工程中最為重要的路面材料，HMA施工工藝是熱拌-熱鋪，HMA在拌和過程中，瀝青的加熱溫度需要達到150℃-170℃，而集料溫度需要加熱到160℃-190℃。根據規范要求普通熱拌瀝青混合料出廠溫度一般不低于150℃。當熱拌瀝青混合料使用改性瀝青時，瀝青、集料的加熱溫度均需要提高，一般瀝青需要加熱到160℃～190℃，而集料需要加熱到℃190～220℃，瀝青混合料的出廠溫度一般在160℃以上。

HMA高溫拌制的特點給這一技術帶來了很多弊端。首先，高溫拌和需要消耗大量的燃料。其次，混合料高溫狀態下拌合、攤鋪、碾壓等施工環節均會釋放大量的粉塵、CO2以及有害氣體，嚴重污染環節，對施工人員的健康也構成了危害。隨著我國環境問題的日趨嚴峻，節能減排理念已經深入人心。這就要求我們在工程建設中也必須樹立節能環保、綠色施工的理念。因此，在瀝青路面施工環節，想辦法降低熱拌瀝青混合料生產所需的能源消耗，以及降低施工過程中有害氣體排放量。除此以外，HMA拌和溫度過高會使瀝青老化，溫度越高老化現象越為明顯，從而縮短瀝青混合料的使用壽命，影響道路服役期內的使用功能。

為了改進熱拌瀝青技術，克服HMA的諸多弊端，溫拌瀝青混合料（簡稱WMA）應運而生，自WMA技術引入我國以來發展迅速。

1 溫拌瀝青混合料

WMA與HMA相比，混合料的拌和溫度可以降低20℃-40℃，同時攤鋪、碾壓溫度相應降低，而又滿足混合料的性能不發生變化。混合料拌和溫度的降低，可以減少加熱燃料的消耗，同時也降低粉塵、CO2及有害廢氣排放量。采用WMA技術可以減少20%-30%的能源消耗，降低30%-50%的粉塵、CO2等污染物排放。

WMA技術之所以能在降低拌制溫度的條件下，還能達到HMA技術的各方面性能，就是因為其在混合料中摻入溫拌劑。溫拌劑能夠降低瀝青的粘度，在混合料中形成一些潤滑結構，從而使瀝青混合料能在相對較低的溫度條件下進行拌和、運輸和碾壓。

WMA的種類有很多，目前技術比較成熟的方法有表面活性劑法（Evotherm）、瀝青-礦物法（Aspha-min）、有機添加劑法（sasobit）和瀝青泡沫法（WAM-foam）等。目前我國道路工程中，應用最多的就是基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料。

2 Evotherm溫拌技術的原理

Evotherm溫拌技術是由Mead Westvaco公司開發的，其技術機理是在拌和中引入乳化劑和水，在混合料表面形成高濃度乳化瀝青來實現溫拌，Evotherm ET、Evotherm DAT、Evotherm 3G是其先后開發的三代產品，其中Evotherm DAT拌缸直投技術是目前市場主流產品。

Evotherm溫拌瀝青技術核心就是在瀝青中添加物理和化學添加劑，通過運用物理和化學作用，降低瀝青混合料的施工操作溫度，當瀝青混合料成型以后，這些物理和化學添加劑不會對路面使用性能構成不利影響。Evotherm溫拌添加劑在瀝青拌和過程中能夠得到充分溶解和分散，在瀝青混凝土內部形成獨特的水膜潤滑結構，使得混合料在較低溫度下仍能充分拌合，保證在較低溫度下攤鋪、碾壓成型。

Evotherm溫拌瀝青之所以能夠實現在瀝青混凝土內部形成獨特的水膜潤滑結構，源于其主要成分是路用表面活性劑。路用表面活性劑分子結構主要由兩部分組成，一部分是頭部，即親水的極性集團；另一部分為尾部，即長碳鏈的親油集團。頭部親水，而尾部親油，因而決定了表面活性劑在介質中向界面位置富集的特性和特殊的介質溶解狀態。

Evotherm DAT拌缸直投技術實際就是表面活性劑水溶液。表面活性劑在水溶液狀態下，首先會向水和空氣云集，頭部指向同樣非極性的空氣。當界面達到臨界狀態后，表面活性劑分子的親油尾部發生聚集，在親水的頭部向尾部聚集中心相反的部位發散，形成球狀的分子膠團。

當摻入Evotherm DAT溫拌添加劑的瀝青混合料拌和時，膠團周圍的水分會迅速蒸發，而親油尾部接觸到瀝青機會極大增加，膠團發生反轉。親水頭部轉向朝內，而尾部將融入瀝青中，將未來得及蒸發水分包裹在膠團內。

界面條件直接影響到水的沸點，在狹小空間條件下，由于表面壓力不同，水的沸點有時會超過100℃。在溫拌條件下，瀝青內部和礦料的裂隙水分不能完全消除，而且這部分水分非常容易被表面活性劑俘獲。同時，DAT工藝還會引入水分，瀝青混合料拌和過程是在熱量和瀝青作用后膠團反轉的過程，膠團俘獲水分的機會和水量均會進一步增加。

在瀝青內部，表面活性劑與水結合的反轉膠團將會形成特殊的膜結構，表面活性劑將以單分子形式存在。瀝青對石料的裹覆能力將在膜結構的潤滑作用下得到大幅度提高，顯著降低瀝青混合料的拌和、壓實溫度，同時又不影響膠結料的粘度。

3 溫拌瀝青混合料性能研究

為了驗證Evotherm溫拌添加劑對瀝青混合料性能的影響，本文對摻加了Evotherm-DAT溫拌劑瀝青混合料和普通熱拌瀝青混合料進行馬歇爾穩定度試驗分析。

本本選用90#道路石油瀝青作為試驗用基質瀝青，瀝青、礦料試驗結果見表1、表2。

本文對添加5%的Evotherm-DAT溫拌劑的瀝青混合料進行拌和、制件，其拌和與試件成型溫度均比普通熱拌瀝青混合料降低40℃左右。對添加5%的Evotherm-DAT溫拌劑的溫拌瀝青混合料與普通熱拌混合料進行了對比試驗，試驗結果見表3。

從表3可以看出，添加Evotherm-DAT溫拌劑的溫拌瀝青混合料的拌和與試件成型溫度均可降低40℃，而基本性能保持不變。

溫拌瀝青技術可以顯著降低混合料的拌和溫度，同時又不影響瀝青混合料的基本性能，大大降低了燃料消耗，減少了粉塵、CO2以及有害氣體的排放，既節約能源，又保護環境。同時，拌和溫度的降低，也可以有效改善混合料熱拌過程中瀝青的老化現象，延長路面使用壽命。溫拌瀝青技術在我國未來的應用前景廣闊。endprint