公路工程溫拌瀝青混合料施工關鍵技術研究

沈娟萍

（杭州余杭區交通項目管理有限公司，浙江杭州 311100）

0 引言

當下，如何高效、經濟地使用能源并減少排放是人類社會面臨的重要挑戰之一。作為高能耗和高排放的“雙高”行業，公路工程領域的主要關注點是降低瀝青混合料生產的溫度。溫拌瀝青是一項革命性技術，其能夠在比傳統熱拌瀝青更低的溫度下，生產出可用于不同厚度和交通強度的全部類型的瀝青混合料。通常，依據添加劑的性質，溫拌瀝青可分為三種類型：使用有機添加劑的溫拌瀝青、使用化學添加劑的溫拌瀝青和使用泡沫添加劑的溫拌瀝青[1]。不同類型的添加劑所降低的瀝青結合料黏度也不同，對溫拌瀝青混合料的性能影響也有所區別。因此，在實際施工過程中應當結合工程目標和施工環境，選擇科學且合適的添加劑，以優化溫拌瀝青混合料的流變學。基于此，通過項目案例對溫拌瀝青混合料施工關鍵技術進行總結，以期為從業人員提供參考和建議。

1 公路工程溫拌瀝青混合料施工流程及特點

1.1 公路工程溫拌瀝青混合料施工流程

公路的建設和維護對于地區的經濟增長和社會發展非常必要。因此，有必要開發新的策略、設計和材料，以提高該行業的可持續性。其中，溫拌瀝青相較于傳統熱拌瀝青具有較低的環境影響、較低的生產成本以及相似的機械性能，獲得了令人滿意的施工成果，成為目前和未來公路工程施工路面建設的主要方案之一。通常，公路工程溫拌瀝青混合料施工包括六個環節：

一是鋪筑路面，是公路工程溫拌瀝青混合料施工的前置流程環節，旨在為后續的溫拌瀝青提供必要的施工基礎，包括清潔路面并噴涂慢裂乳化瀝青的透層油和中裂乳化瀝青的稀漿封層。

二是試驗鋪筑，是公路工程溫拌瀝青混合料施工的首要流程環節，旨在通過試驗確定項目工程所需的溫拌瀝青混合料參數，如骨料含水率、添加劑類型和含量、粗骨料含量、結合料含量、混合溫度等，以保證溫拌瀝青混合料參數符合公路工程項目路面的實際所需。

三是混合料預拌，是公路工程溫拌瀝青混合料施工的關鍵流程環節，旨在根據試驗得到的溫拌瀝青混合料參數，以此進行混合料的拌和，在此期間要保持混合料的穩定性，并避免瀝青老化。

四是混合料運輸，是公路工程溫拌瀝青混合料施工流程的連接環節，旨在通過專業的混合料運輸車將拌和好的混合料從拌和廠運輸到施工項目現場。

五是攤鋪和壓實，是公路工程溫拌瀝青混合料施工流程的主要環節，旨在將運輸到施工項目現場的混合料按照技術標準攤鋪到基層上，其中，攤鋪既可分為單層攤鋪和雙層攤鋪，又可分為人工攤鋪和機械攤鋪。

六是接縫處理和養護，是公路工程溫拌瀝青混合料施工流程的最后環節，其目的是在攤鋪結束后進行后續的維護和管理，包括對接縫進行填補以及對路面進行檢驗和固化等。

1.2 公路工程溫拌瀝青混合料施工特點

在公路工程路面建設過程中，為了去除骨料表面殘留的水分，加大骨料和瀝青之間的黏合度，骨料和瀝青的混合料會被加熱到大于150℃的高溫[2]。然而，這種熱拌瀝青可能導致骨料干燥不當，從而增加混合料對濕氣損壞的敏感性，降低瀝青路面的使用壽命。與之相對的是，溫拌瀝青能夠通過在瀝青結合料或瀝青混合料中加入某些添加劑，降低瀝青混合料的生產溫度，提高瀝青結合料或瀝青混合料的可加工性，并且能夠提供更加優良的稠度和壓實特性。當然，由于加入的添加劑不同，溫拌瀝青混合料也能夠表現出不同的特點：

其一，使用有機添加劑的溫拌瀝青通常會降低基礎黏合劑的黏度，從而改善瀝青混合料的可加工性，這有助于提高基礎黏合劑的剛度；其二，使用化學添加劑的溫拌瀝青可減少黏合劑和礦物骨料之間的摩擦力，從而有助于在降低的生產溫度下進行適當的涂覆；其三，使用泡沫添加劑的溫拌瀝青能夠暫時增加瀝青的體積，有助于覆蓋骨料顆粒并提高混合物的和易性。當然，無論是使用有機添加劑的溫拌瀝青，還是使用化學添加劑的溫拌瀝青，或者使用泡沫添加劑的溫拌瀝青，都能夠在較低溫度的情況下實現熱拌瀝青混合料所能達到的效果。

2 公路工程溫拌瀝青混合料施工關鍵技術及標準

2.1 公路工程溫拌瀝青混合料關鍵技術

基于公路工程溫拌瀝青混合料施工流程及特點可以看出，該項技術的關鍵在于確定骨料級配、添加劑種類及含量和拌和溫度。其中，骨料級配對溫拌瀝青混合料的性能和路面施工特性起著重要作用。以往研究推薦使用碎石灰石集料，然而硅質骨料的阻力可能等于或大于石灰石骨料。因此，通過對瀝青性能的改進和改性，可以充分利用大部分硅質骨料礦山的質量和經濟優勢。在一些抵抗力較好的熔煉廠、礦渣生產等領域，也可采用此類骨料。此外，溫拌瀝青生產中廣泛使用的兩種添加劑是Sasobit 和Zeolite。其中，應用Sasobit 添加劑的溫拌瀝青可比熱拌瀝青降低18～54℃的溫度；而應用Zeolite 添加劑的溫拌瀝青可比熱拌瀝青降低30℃的溫度[3]。另外，由于溫拌瀝青混合料在拌和后，需要在有效期內盡快進行攤鋪，因此，對于拌和后的混合料運輸也有著較為明確的要求。在實際施工中，為防止拌和后的溫拌瀝青混合料因時間過長或者水蒸氣過度蒸發而導致材料老化，需要采用大噸位的、具有干凈金屬底板的自卸槽斗車進行運輸。同時，為了防止溫拌瀝青混合料的黏結，需要在金屬底板上刷涂隔離層，通常使用1∶3 的柴油水混合液。在正常施工情況下，攤鋪后的溫拌瀝青混合料需要碾壓3 遍以上，每次碾壓需要使用不同的壓路機和壓力。

2.2 公路工程溫拌瀝青混合料施工標準

公路工程溫拌瀝青混合料的關鍵，主要涉及骨料含水率、化學添加劑含量、粗骨料含量、不含骨料的最佳瀝青結合料含量、混合料運輸距離和溫度降低等幾項，具體的技術參數標準和標準解釋如表1 所示。

表1 公路工程溫拌瀝青混合料施工技術參數標準表*

3 公路工程溫拌瀝青混合料施工技術案例分析

項目位于我國西南地區，地形復雜，四季溫差較大，冬季低溫潮濕。因此，初步設計時應用了三種添加劑，分別是Sasobit、Aspha-min 和SEAM。其中，Sasobit 是一種有機添加劑，分子長度范圍為C40～C120，化學通式為CnH(2n+2)，熔點為98℃，熔化范圍為70～114℃，在高于115℃的溫度下能完全溶于瀝青黏合劑，具有降低瀝青結合料黏度的能力；Aspha-min是由硅鋁酸鈉合成的泡沫添加劑，其化學式為Mn2OAl2O3·XSiO2yH2O，在高溫下與瀝青結合時會釋放水，并產生一種泡沫，從而降低瀝青結合料黏度；SEAM 是一種硫磺改性的化學添加劑，可代替25℃左右的瀝青混合料，降低瀝青黏度。

在試驗鋪筑中，分別使用三種添加劑制備試驗件。試驗件采用溫拌瀝青混合料的指定骨料級配，比例為10～20mm 集料∶5～10mm 集料∶3～5mm 集料∶0～3mm 集料∶機制砂∶礦粉=18∶31∶6∶21∶21∶3。此外，溫拌劑的摻量為：瀝青結合料∶溫拌劑=91∶9。在此基礎上，將瀝青逐漸加熱至140℃，并通過攪拌機以200rpm 的速度進行攪拌；將添加劑逐漸添加到黏結劑中，攪拌速度增加至240rpm，再將瀝青結合料和瀝青添加劑混合20min；待試件凝固后，分別進行車轍試驗、凍融劈裂試驗和彎曲試驗。具體試驗結果如圖1所示。

圖1 傳統熱拌與三種添加劑溫拌瀝青試驗結果圖

如圖1 所示，與傳統熱拌相比，溫拌瀝青的車轍動穩定性更高，表明溫拌瀝青能夠提供更好的路面穩定性。其中，使用SEAM 添加劑的溫拌瀝青車轍動穩定最高；與傳統熱拌相比，溫拌瀝青的凍融劈裂的殘留強度差異不大，其中，僅有添加Sasobit 的溫拌瀝青符合凍融劈裂要求，其他兩種添加劑均不符合要求，表明僅有添加Sasobit 的溫拌瀝青適用于潮濕地區；與傳統熱拌相比，溫拌瀝青彎曲試驗的破壞應變更高，表明溫拌瀝青能夠提供更好的路面穩定性，其中，使用Sasobit 添加劑的溫拌瀝青破壞應變最高。綜合上述試驗結果，該項目應使用添加Sasobit 的溫拌瀝青技術，以便取得最佳施工效果。

在明確溫拌瀝青添加劑的基礎上，通過拌和廠進行溫拌瀝青混合料的拌和。拌和結束后，混合料由專業的運輸車運輸到公路項目路面施工現場進行攤鋪。為了獲得更好的壓實效果，該項目在攤鋪過程中使用了兩種6 臺壓路機，分別是4 臺雙鋼輪振動壓路機和2臺膠輪壓路機。其中，2 臺雙鋼輪振動壓路機規格為11-13t；2 臺雙鋼輪振動壓路機規格為11-18t；2 臺膠輪壓路機規格為25-35t。在壓實中，先用11t 的雙鋼輪振動壓路機靜壓1 遍；再用13t 的雙鋼輪振動壓路機復壓1 遍；接著用25t 的膠輪壓路機碾壓4 遍；最后用15t 的雙鋼輪振動壓路機靜壓2 遍。通過該案例分析不難發現，在低溫、大風等不利環境條件下進行溫拌瀝青施工時，為了提高溫拌瀝青的凍融劈裂的殘留強度，可以適當提高溫拌的出料溫度，使其達到或者接近同類型熱拌瀝青混合料的正常出料溫度，以獲得更長的碾壓溫度區間，便于施工碾壓并保證壓實。

4 結語

綜上所述，公路工程溫拌瀝青混合料施工關鍵技術在于確定骨料級配、添加劑種類及含量和拌和溫度；主要涉及骨料含水率、化學添加劑含量、粗骨料含量、不含骨料的最佳瀝青結合料含量、混合料運輸距離和溫度降低等。在實際施工中，為了達到更好的施工效果，需要進行試驗鋪筑以確定添加劑的成分和含量。同時，需要選定合適的壓路機，以便在施工中保證理想的壓實效果。