溫拌瀝青混合料技術(shù)應(yīng)用淺析

1、    溫拌瀝青混合料技術(shù)應(yīng)用淺析    陳松男【摘 要】溫拌瀝青技術(shù)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(jié)能減排，非常適合當(dāng)今社會發(fā)展潮流，值得在我國推廣和應(yīng)用。本文對溫拌瀝青混合料技術(shù)的應(yīng)用特點、溫拌原理進行了闡述，同時以evotherm溫拌技術(shù)為例，對溫拌和熱拌瀝青混合料的技術(shù)性能進行了試驗對比分析?！娟P(guān)鍵詞】溫拌技術(shù)；瀝青混合料；路面0 引言熱拌瀝青混合料（簡稱hma）已經(jīng)成為當(dāng)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

2、料溫度需要加熱到160-190。根據(jù)規(guī)范要求普通熱拌瀝青混合料出廠溫度一般不低于150。當(dāng)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160190，而集料需要加熱到190220，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(shù)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(tài)下拌合、攤鋪、碾壓等施工環(huán)節(jié)均會釋放大量的粉塵、co2以及有害氣體，嚴(yán)重污染環(huán)節(jié)，對施工人員的健康也構(gòu)成了危害。隨著我國環(huán)境問題的日趨嚴(yán)峻，節(jié)能減排理念已經(jīng)深入人心。這就要求我們在工程建設(shè)中也必須樹立節(jié)能環(huán)保、綠色施工的理念。因此，在瀝青路面施工環(huán)

3、節(jié)，想辦法降低熱拌瀝青混合料生產(chǎn)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(xiàn)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(nèi)的使用功能。為了改進熱拌瀝青技術(shù)，克服hma的諸多弊端，溫拌瀝青混合料（簡稱wma）應(yīng)運而生，自wma技術(shù)引入我國以來發(fā)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(yīng)降低，而又滿足混合料的性能不發(fā)生變化?；旌狭习韬蜏囟鹊慕档停梢詼p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(shù)可以減少20%-30%的能源消耗，降低30

4、%-50%的粉塵、co2等污染物排放。wma技術(shù)之所以能在降低拌制溫度的條件下，還能達到hma技術(shù)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(jié)構(gòu)，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(shù)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(yīng)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(shù)的原理evotherm溫拌技術(shù)是由mead westvaco公司開

5、發(fā)的，其技術(shù)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(xiàn)溫拌，evotherm et、evotherm dat、evotherm 3g是其先后開發(fā)的三代產(chǎn)品，其中evotherm dat拌缸直投技術(shù)是目前市場主流產(chǎn)品。evotherm溫拌瀝青技術(shù)核心就是在瀝青中添加物理和化學(xué)添加劑，通過運用物理和化學(xué)作用，降低瀝青混合料的施工操作溫度，當(dāng)瀝青混合料成型以后，這些物理和化學(xué)添加劑不會對路面使用性能構(gòu)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(nèi)部形成獨特的水膜潤滑結(jié)構(gòu)，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

6、壓成型。evotherm溫拌瀝青之所以能夠?qū)崿F(xiàn)在瀝青混凝土內(nèi)部形成獨特的水膜潤滑結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(zhì)中向界面位置富集的特性和特殊的介質(zhì)溶解狀態(tài)。evotherm dat拌缸直投技術(shù)實際就是表面活性劑水溶液。表面活性劑在水溶液狀態(tài)下，首先會向水和空氣云集，頭部指向同樣非極性的空氣。當(dāng)界面達到臨界狀態(tài)后，表面活性劑分子的親油尾部發(fā)生聚集，在親水的頭部向尾部聚集中心相反的部位發(fā)散，形成球狀的分子膠團。當(dāng)摻入evotherm da

7、t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(fā)，而親油尾部接觸到瀝青機會極大增加，膠團發(fā)生反轉(zhuǎn)。親水頭部轉(zhuǎn)向朝內(nèi)，而尾部將融入瀝青中，將未來得及蒸發(fā)水分包裹在膠團內(nèi)。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(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)部，表面活性劑與水結(jié)合的反轉(zhuǎn)膠團將會形成特殊的膜結(jié)構(gòu)，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

8、結(jié)構(gòu)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(jié)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(wěn)定度試驗分析。本本選用90#道路石油瀝青作為試驗用基質(zhì)瀝青，瀝青、礦料試驗結(jié)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(jié)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(shù)可以顯著降低混合料的拌和溫度，同時又不影響瀝青混合