革新筑路材料，常溫改性瀝青破除技術瓶頸

文/本刊記者 楚峰

供圖/交通運輸部科學研究院

在海拔高達4500米、溫度低至-42℃的西藏那曲修建公路，帶來的挑戰不言而喻，尤其對于瀝青路面施工來說，更是難上加難。高海拔、強紫外線、極寒的環境讓常規的瀝青路面施工技術變得“水土不服”。

如何解決呢？

來自交通運輸部科學研究院的技術科研團隊頂風冒雪、克服種種困難，攻關核心技術，研發出常溫改性瀝青筑路成套應用技術，讓高海拔高寒地區的瀝青路面施工“水土順服”。

“我們研發的常溫改性瀝青筑路成套應用技術，既滿足了瀝青路面的低溫施工條件，又解決了高寒高海拔地區冬季不能施工的難題。”技術負責人李亞非向《交通建設與管理》雜志記者介紹，“通過前期進行的大量調研以及后期開展的試驗路段測試，常溫改性瀝青筑路成套應用技術已經成功在藏區農村公路修建中應用，并得到大面積推廣。”

常溫改性瀝青筑路成套應用技術的推廣應用，徹底改變了以往瀝青混凝土只能熱拌熱鋪的繁瑣工藝和施工受季節限制的歷史。目前，該套技術形成了《SMC常溫改性瀝青路面瀝青混合料設計、施工技術規范》《SMC改性瀝青路面施工技術指南》等3個地方標準、1個團體標準，獲得了2017年中國公路學會科學技術一等獎，并成功入選2020年度交通運輸重大科技創新成果庫入庫成果（交通運輸科技成果推廣項目），在公路工程瀝青路面低溫施工技術領域取得了重大突破。

瀝青筑路的一場革新

“近年來，常溫瀝青及瀝青混合料作為一種‘節能、低碳、環保’的新型筑路材料，以其優質的路用性能及符合國家‘節能減排’政策導向的性能特點受到越來越多的關注與研究。”李亞非介紹。

常溫改性瀝青混合料是對當前瀝青路面冷施工領域筑路材料的一場革新。使用溶劑型常溫改性瀝青，彌補了以往水介質常溫材料路用性能不良、不適宜全幅攤鋪及使用的技術缺陷。該技術可實現常溫及零下溫度條件下瀝青混合料的施工和易性，能保證瀝青混合料固化后的強度、路用性能及使用耐久性，達到與熱拌瀝青混合料相當或更好的路用效果。

不管是公路新建，還是公路養護，都可以應用常溫改性瀝青。常溫改性瀝青是在基質瀝青中加入人工合成的高聚物彈性體（以廢舊輪胎、塑料煉制的橡膠油為主要成分，約占改性劑重量的80%，其他輔助化工原材料占重量的20%），可熔融或分散在瀝青中以改變瀝青結合料在常溫條件下的施工和易性，使瀝青及瀝青混合料在常溫及零下溫度條件下仍具有一定的流動性。經過一定的養生時間后，常溫改性瀝青混合料中的可揮發性溶劑揮發完全，混合料逐漸固化形成強度，其力學強度及其他路用性能與聚合物改性瀝青相當，如低溫抗裂性能、抗水損害性能及抗疲勞開裂性能。

交通運輸部科學研究院農村公路技術咨詢團隊“2018年感動交通年度團隊”稱號

常溫改性瀝青筑路技術應用

工作人員正在進行技術研究

西藏那曲的溫度能低至-42℃，給公路建設帶來挑戰

“施工溫度低，存儲時間長，延長施工季節，不受施工條件限制，路用性能優良，價格低廉，效率高。”李亞非向記者細數著常溫改性瀝青的諸多性能優勢。

常溫改性瀝青混合料制作中，瀝青加熱溫度為90～110℃（SBS改性瀝青加熱溫度160～180℃），集料加熱溫度為50～60℃左右（熱拌瀝青混合料集料加熱溫度一般在160℃以上），拌和溫度為90～100℃左右。常溫改性瀝青及瀝青混合料，在密閉條件下可存儲6個月以上，可在常溫條件下（-40℃以上均可）進行攤鋪碾壓。

常溫改性瀝青打破了瀝青路面只能在高溫季節施工、瀝青混合料不能在低溫或零下溫度條件下攤鋪、碾壓的傳統觀念，實現了瀝青路面在特殊環境（主要是低溫）、特殊條件（路面周邊無熱拌站）下的修筑及養護。施工時基本可以忽略混合料本身溫度、環境溫度對瀝青路面施工質量的影響，因此，施工便捷、施工組織靈活性高，有利于在保證瀝青路面施工質量的基礎上，提高施工進度。

李亞非介紹，在該套技術中，通過自主研發性能優越的常溫改性劑，將常溫瀝青混合料直接應用于公路工程建設變為現實，擴大了常溫料的使用范圍，填補了國內外相關研究空白。技術科研成果最終集成以技術指南、標準的形式，在全國范圍內陸續頒布實施，切實推動了行業的發展和進步。值得一提的是，該套指南、標準是我國第一套系統的鋪面用溶劑型常溫改性瀝青路面工程技術指南、標準，標志著我國路面技術達到一個新的階段。

效益提升的一次飛躍

經過大量室內試驗和實體工程檢驗以及一系列推廣應用，常溫改性瀝青筑路成套應用技術具有很高的成熟度及可靠度，總體達到國際領先水平，實現了經濟效益與社會效益雙飛躍。

首先，在公路工程投資造價上，李亞非算了一筆賬：目前，常溫改性瀝青混合料主要為 SMC-16，常用的熱拌瀝青混合料主要為普通瀝青混合料AC-16。從兩者的材料造價本身來講，材料造價分別為500元/噸和550元/噸。以11m路面寬度、4cm路面厚度來計算節約的工程材料費用，SMC-16的毛體積密度按2.25g/cm3，普通瀝青混合料毛體積密度為2.42g/cm3。考慮壓實度均為98%，則每公里的材料成本分別為：常溫改性瀝青路面每公里材料成本為48.51萬，普通瀝青混合料路面每公里材料成本57.39萬。如此算下來，常溫改性瀝青混合料即每公里可節約材料成本8.88萬，這放在整個工程里面，將節省不少成本。

其次，施工便捷的提高帶來經濟效益提升。常溫改性瀝青混合料施工時，基本可以忽略混合料本身溫度、環境溫度對瀝青路面施工質量的影響，因此，施工便捷、施工組織靈活性高，有利于保證瀝青路面施工質量的基礎上，提高施工進度，且不會發生由于拌和溫度過高或過低、運輸距離較遠或下雨造成的瀝青混合料廢棄現象。據相關數據統計，由于上述原因造成的施工過程中瀝青混合料廢棄材料成本，約占瀝青路面材料成本的0.1～1%，按廢棄0.5%計算，每公里材料成本按上述普通瀝青混合料的每公里57.39萬計算，通過避免施工過程的廢棄料，可帶來經濟效益 0.29萬元/公里。再加上施工時攤鋪機械不用加熱到高溫狀態、壓路機臺班可以適當減少、可以在較低溫度下施工以及加快施工進度等，帶來的間接經濟效益亦是非常可觀。

再次，可以使養護維修周期延長，節省相關費用。從常溫改性瀝青的使用效果來看，路面質量使用技術指標明顯高于同地域的普通瀝青路面，車轍、裂縫、坑槽等早期損壞現象很少，樂觀預計可延長養護維修周期2年以上。該技術的應用，使得路面使用質量、安全性方面得到極大提高，一方面，公路日常養護維修及大修的次數、時間有所縮減；另一方面，避免或減少了公路交通事故發生概率。

最后，帶來了良好的社會效益：促進公路行業科技的發展和進步，促進社會和諧進步，提高人們出行舒適度及行車安全，加速科研成果向生產力的轉化，并保證科研成果在工程實際中應用的成功率。實體工程為經濟持續提供著高效、暢通、安全的服務，彰顯著經濟投資效益，有力支撐著經濟持續快速發展。

推廣應用的不斷擴大

目前，常溫改性瀝青筑路成套應用技術已經在北京、新疆、內蒙古、四川、重慶、貴州、云南、吉林、河南、湖北、湖南、福建等多地進行了推廣使用，應用效果良好。

當然，這些成績的取得并非一朝一夕，據李亞非回憶，該項技術從研發伊始到開花結果，經歷了一個漫長的周期。

“傳統的瀝青路面施工必須超過10℃才能正常進行，我們為了克服環境溫度對施工的影響，歷時1年時間，先后采用了8種不同配方的改性劑，在室內上千組的試驗結果中反復調試，研發了第一代常溫改性劑。”李亞非介紹，“我們整個研發團隊信心滿滿地開啟了第一輪試驗，但現實給了我們殘酷一擊，在氣溫接近零度的條件下，第一代常溫改性劑鋪筑的試驗路段并沒有達到預期效果，試驗宣告失敗。”

“但是，我們并不氣餒，失敗反而激發了我們的熊熊斗志，‘一定要啃下這塊硬骨頭’成了我們的口頭禪。通過總結失敗經驗，組織召開專家研討會，制定‘靶向’試驗，持續投入研發之中，經過攻關克難，第二代常溫改性劑最終達成了預期，并在西藏地區落地生根，開花結果。”李亞非向記者介紹研發的經歷。

隨著推廣應用的不斷擴大，常溫改性瀝青筑路成套應用技術的體系也在不斷豐富完善。最后，李亞非自信地表示，該套技術研究成果具有廣泛的市場應用前景，將有力支持我國公路工程建設、養護向又好又快的方向發展。

西藏那曲嘉黎縣公路修建現場