機械發泡溫拌瀝青技術在長深至京滬高速連接線項目的應用分析

摘? 要：以長深至京滬高速連接線項目臨沂段為例，探討機械發泡溫拌瀝青技術的應用。首先介紹該項技術的應用原理與特質，立足于準備工作、技術優化措施兩個方面，總結械發泡溫拌瀝青技術在路段施工中的應用要點，最后總結質量檢查要求與對策，認識到械發泡溫拌瀝青技術在長深至京滬高速連接線項目臨沂段的作用，為今后高速公路項目施工積累經驗。

關鍵詞：機械發泡溫拌瀝青技術;長深至京滬高速;連接線項目;臨沂段

中圖分類號：U442.5? ?文獻標識碼：A

以前高速公路施工中使用的熱拌瀝青混合料，要求施工溫度必須控制在150～180℃，隨著溫拌瀝青技術的創新，瀝青混合料施工溫度已經降低到90～130℃，同時降低瀝青黏度，即使在低溫環境下也可以正常拌和瀝青混合料并組織施工，還能夠保持熱拌瀝青混合料效果。機械發泡溫拌瀝青技術可利用機械發泡設備，可以將熱瀝青、微量水與部分添加劑制成泡沫瀝青，增加瀝青比表面積與體積，提高瀝青黏度、降低和易性，施工溫度也會因此降低。正因如此，機械發泡溫拌瀝青技術在施工領域得到極大的重視，也成為高速公路施工的主要技術手段。下面圍繞長深至京滬高速連接線項目臨沂段進行分析。

1工程概況

長深至京滬高速連接線項目路線全長25.194公里，全線共設大橋3座，中橋5座，小橋11座，涵洞57道，與等級路平面交叉6處，新設菱形互通式立體交叉2處。沿線設置完善的安全設施。該項目計劃工期450日歷天，全過程監理服務，包含工程施工準備階段、施工階段、竣工驗收與缺陷責任期階段在內的整個監理服務期內的全部監理服務內容。此項目中的山東高速公路臨沂段，現場施工中采用機械發泡溫拌瀝青技術，降低了現場施工中的拌和溫度，二氧化碳排放量也有所減少，可以改善瀝青和易性。所以，下面圍繞機械發泡溫拌瀝青技術在項目中的運用展開討論。

2機械發泡溫拌瀝青技術及應用

山東高速公路臨沂段項目施工中運用機械發泡溫拌瀝青技術，需要使用機械發泡設備，室溫條件下的水和經過加熱的瀝青生成反應，便可獲得泡沫瀝青。這種生成的泡沫瀝青相比原材料，物質化學成分沒有發生變化，主要是改變了物理性質。機械發泡溫拌技術操作比較簡潔，發泡全過程使用計算機系統進行控制，保證精準性和自動性[1]。除此之外，實際發泡生產與已有其他工藝相比沒有本質區別，發泡瀝青生產也不會影響到熱拌瀝青混合料生產過程，不需要在瀝青混合料中加入溫拌劑，所以在高速公路項目建設中應用非常便捷。技術本身具有經濟性，無需增加多余的成本。發泡裝置遵循發泡機理，將微量水加入到熱瀝青當中，所以生產僅涉及到發泡設備成本。如果與已經摻加溫拌劑進行對比，因前期機械發泡溫拌技術采取的是一次性投入方式，所以產量比較大，由此也會獲得比較理想的經濟效益[2]。

根據長深至京滬高速連接線項目中臨沂段實際情況，瀝青混合料拌和機使用發泡裝置，該設備包括控制系統、瀝青發泡管，原本采用的間歇式生產設備中安裝了瀝青噴管，在瀝青噴管上安裝瀝青發泡管，控制系統主要負責瀝青噴射起止信號的收集，確定好水、瀝青比例后，同時灌入瀝青發泡管。瀝青發泡管的內部冷水、熱瀝青之間快速發生汽化，使得體積增大，便會產生泡沫瀝青，拌缸中噴入泡沫瀝青后和集料拌和，從而制備獲得瀝青混合料。機械發泡瀝青混合料在項目中應用，具有良好降溫效果[3]。通過對比了解到機械發泡溫拌技術和常規熱拌瀝青混合料技術的區別，即出料溫度不同。使用溫拌技術使得瀝青混合料的出料溫度降低，結合臨沂段工程項目要求，設置拌和時間分別為干拌與濕拌，時間是5s、28s，同時將熱拌、溫拌瀝青混合料的出料溫度設定為175℃、160℃，經過拌和沒有花白料[4]。

3機械發泡溫拌瀝青技術應用方案

3.1 準備工作

按照臨沂段路段下面層、中面層、上面層瀝青材料，分別確定技術指標，一般確定為基質瀝青、改性瀝青。使用SBS改性瀝青，其本身呈現發泡效果、瀝青混合料抗水性需要通過添加劑進行優化，保證添加劑和瀝青之間的相容性，具體添加量不能超過瀝青質量0.1%。此外，按照下、中、上面層實際情況可以確定混合料與集料級配，油石比分別是3.8%、4.3%、4.9%。

3.2技術優化措施

機械發泡溫拌瀝青技術在正式應用前必須組織瀝青發泡試驗，試驗過后檢測瀝青屬性關鍵數據，再做出最終決策[5]。試驗室內的瀝青發泡設備非常專業，結合現場拌和設備發泡裝置的狀態，調整為不加氣狀態，開始瀝青發泡試驗。上、中、下面層泡沫溫拌瀝青混合料，需要分別圍繞高低溫、抗水性進行試驗，將試驗結果和熱拌瀝青混合料對比并得出優勢。因為試驗室馬歇爾成型實際擊實功比現場壓實功低，降低現場熱拌瀝青混合料溫度25℃左右，將其作為馬歇爾試驗擊實溫度，混合料空隙率嚴重超出標準。由此可以在試驗過程中應用等體積法，觀察溫拌瀝青混合料已經成型，此時便可以著手進行密度、空隙率的控制。試驗中溫拌瀝青混合料擊實溫度相比熱拌瀝青混合料較低，一般溫差在10℃，處于該溫度下的成型試件空隙率滿足現場溫度降低25℃之后的瀝青路面空隙率標準[6]。

提前選擇好3種瀝青試樣，試驗條件要求溫度一致。因為改性瀝青中加入添加劑，而且改性瀝青的半衰期普遍長于3min，所以試驗時可以忽略不計。隨之觀察相同加水量條件下三種瀝青試樣發泡參數，受溫度變化的影響，根據發泡結果得出以下結論：第一，當提高了瀝青溫度、用水量后，將直接增加瀝青膨脹率、縮短半衰期。第二，溫度條件相同時將用水量上調，基質瀝青膨脹率也會有規律的增長，但半衰期的變化相反。改性瀝青膨脹率發生規律性變化，140℃、170℃用水量增加、半衰期縮短，觀察155時半衰期延長[7]。第三，保證相同的用水量上調溫度，縮短了基質瀝青半衰期，膨脹率變化沒有任何規律性，但改性瀝青恰好相反。膨脹率增加后，半衰期規律缺少一致性。第四，改性瀝青中加入添加劑，減小氣泡并增加密度，還有效延長了半衰期，膨脹率對比普通改性瀝青也有所減小，優化了發泡效果。

根據三種瀝青試樣發泡試驗得出的結果，總結最理想的基質瀝青發泡溫度、用水量，即145℃、2.2%。改性瀝青發泡溫度、用水量是160℃、3.2%，總結得出膨脹率和半衰期分別≥4和≥10。改性瀝青摻加添加劑后，發泡溫度和用水量分別是160℃、2.5%。瀝青試樣發泡效果經過綜合對比之后，需要同時滿足基質瀝青膨脹率（≥6）與半衰期（≥10）、改性瀝青膨脹率（≥4）半衰期（≥10）的規定。

按照上述實驗已經確定的瀝青發泡溫度、最佳用水量，可以著手準備瀝青混合料，并且對路用性能進行全面檢測。臨沂段路面的三個面層中，混合料性能試驗得出最終結果，如表1、2、3。根據表中數據發現，機械發泡溫拌瀝青混合料、熱拌瀝青混合料的性能具有非常高的相似性，前者殘留穩定度較高、凍融劈裂強度低，在摻加添加劑后，可以起到改善凍融劈裂強度的效果，也相應地提高了抗水性。

4機械發泡溫拌瀝青技術質量檢測建議

臨沂段路面三個面層中，瀝青混合料出料抽檢得出的出料溫度，對比熱拌瀝青混合料發現前者較低，溫差在20℃左右，但具有較好的裹附性，無花白料。施工中采用壓實工藝，攤鋪溫度、熱拌瀝青混合料對比，前者溫度地域后者20℃。

檢測三個面層路面的滲水系數，全部接近0，沒有明顯的滲水問題。檢測壓實度時，三個面層路面均采取鉆芯取樣方法獲取壓實度，符合平均壓實度≥92的規定。所有面層壓實度，任意一點存在問題將會對壓實度數據點分布造成影響。計算得出下、中、上三個面層平均壓實度，分別是96.1%、95.3%、94.8%。所以，機械發泡溫拌瀝青技術在長深至京滬高速連接線項目中的運用，臨沂段路面施工溫度即便只有20℃，也可以保證良好的壓實度。

5結語

綜上所述，因為機械發泡溫拌瀝青混合料的成品料內部沒有水分殘留，發泡過程中摻加微量水，隨后生產環節攪拌、運輸、碾壓，會使之前摻加的水分全部消耗。機械發泡得到泡沫瀝青，可以用于不同粗集料拌和，粗集料也不需要加熱處理，同時也省略了瀝青乳化這一流程，無需加入溫拌劑，不僅十分便捷，還具有非常高的效益。

參考文獻

[1]姜朝煒，王維營，羅永仙，等.不同條件下瀝青機械發泡效果分析[J].石油瀝青，2021，35（3）：31-34.

[2]羅永仙.溫拌瀝青混合料技術在隧道瀝青路面施工中的應用[J].黑龍江交通科技，2021，44（6）：141+143.

[3]李凱強，陳群玉，程建偉.機械發泡法制備粉煤灰基保溫材料[J].建材與裝飾，2019（11）：51-52.

[4]趙寶寶，錢曉明，錢幺，等.水性聚氨酯機械發泡涂層的響應面法優化制備[J].紡織學報，2018，39（7）：95-99.

[5]張斐斐，劉潔，曲建波，等.PCDL型水性聚氨酯的機械發泡性能[J].應用化工，2018，47（9）：1862-1865.

[6]米軼軒，王志，張國慶.加熱老化對機械發泡瀝青發泡特性的影響研究[J].公路交通科技（應用技術版），2018，14（2）：94-95.

[7]李紅梅，申峰，吳金橋，等.機械發泡式低密度泡沫水泥漿的實驗研究[J].鉆采工藝，2016，39（4）：26-28+2-3.

收稿日期：2021-08-05

作者簡介：張德川（1971—），男，山東臨沂人，本科，高級工程師，研究方向：工程機械。