温拌沥青制备研究

丁 波

当前，节源、环保已成为全社会关注的热点问题，同时也成为衡量一种应用技术成熟与否的关键指标因素。

温拌沥青混合料是指利用在沥青中添加辅助材料，从而实现在120℃左右均匀沥青和拌和级配骨料，获得的成品沥青混合料与170℃热沥青混合料性能相近，是一种新型的沥青混合料。温拌沥青混合料技术的成功应用，实现了公路建设中资源成本的节约，同时也降低了对环境的污染，成为近年来沥青路面材料领域又一项很有前景的新兴技术。

除了低温混合，温拌沥青混合料还有其他的优势，包括减少燃料燃烧时的散发，降低在工厂和施工现场产生的气味，更容易铺设和压实。通过减少压实温度和环境温度的差别，就可以在周围温度较低的条件下铺设，同时也能延长铺设季节。

温拌沥青混合料的拌合温度介于热沥青混合料和冷沥青混合料之间，成品混合料性能良好，节约能源和环保的特性十分明显。温拌沥青混合料与热拌沥青混合料相比拌合温度降低了50℃，CO2的排放将降低50%左右，生产1 t混合料将节省1 kg～1.5 kg燃油。近些年来，交通部对节能减排技术研究十分重视，现已将温拌技术的研究纳入西部交通科技项目计划。据介绍，我国的温拌沥青混合料技术研究起步于2005年，根据国际上温拌沥青混合料技术的研究和应用实践经验，我国将乳化沥青温拌法和有机添加剂温拌法作为研究重点。

1 温拌沥青混合料的加工过程

在欧洲最广泛使用的有三种:

1)温拌沥青混合料是在泡沫技术的基础上研发出来的，主要使用有机触变添加剂，在澳大利亚泡沫混合料可以贮存几个月。

Aspha-Min○R在欧洲有销售，是一种合成沸石。在沥青混合料中加入这种材料的粉末，可以产生泡沫。从化学上来讲，沸石是一种铝硅酸盐矿石，可以产生持久的泡沫效果。这种液相结合料起到混合剂和滑润剂的效果，可以使混合物在较低温度下使用。生产温度可以降低到130℃～145℃。

2)温拌沥青混合料(Warm Mix Asphalt，简称 WMA)是一种高节能低排放环保型材料，由软沥青和硬沥青组成的调和沥青添加剂和矿料拌和而成。软沥青针入度较大，在100℃时具有一定的流动性;硬沥青目前是以泡沫沥青的形式加入。根据路面的要求，硬沥青在25℃的针入度应在10～100之间作为结合料，这种调和沥青粘度较低，因此，它能在相对较低的温度下全面地覆盖矿料，与矿料进行充分地结合，形成稳定均匀的沥青混合料。就目前的技术水平而言，WMA的拌合温度一般保持在100℃～120℃，摊铺和压实路面的温度为80℃～90℃，相对于HMA温度降低了30℃左右。

在配制WMA时，首先是在100℃左右下软沥青与矿料拌和，初步地覆盖矿料，矿料的加热温度在100℃～120℃。然后加入泡沫沥青进行充分拌和。其矿料级配、混合料的配合比设计、拌合设备等可以完全参照热拌沥青混合料的相关方法与规定。

根据有关WMA的室内试验以及实际工程的应用，发现温拌沥青混合料与普通热拌沥青混合料HMA的路用性能基本一致。与HMA相比，其主要特性表现为:a.能够减少燃料的消耗，与HMA相比大约能节约30%，从而节约能源;b.WMA能够减少CO2、粉尘等有害物质的散发，从而降低对环境的破坏和对施工人员的健康危害;c.能够简化混合料的生产程序，延长设备的使用寿命，而且其生产和摊铺压实的设备采用普通热拌混合料的设备即可(可能需要做些很小的调整)，减少成本;d.能更稳定地储存更长的时间，便于储存性生产。

WMA由美国Shell和挪威Kolo Veidekke公司于1995年联合研制成功，在2000年国际会议上首次发布后，日本和欧洲等国开始大量使用WMA，2001年WMA的使用量达 8 000 t，2002年增长到15 000 t，2003年就高达30 000 t。从WMA使用量的大幅提高上就可以看出WMA的发展趋势。WMA是一种新型的混合料，尚存在着不少技术和应用问题，如选择软沥青和硬沥青的技术标准，如何确定软沥青和硬沥青的合适比例来配制调和沥青，调和沥青的微观性能分析等等，这些都有待于今后深入研究。

3)触变有机添加剂。添加了能够改变温度—粘性弯度的低熔点有机添加剂，这是建立在20世纪90年代蜡添加剂发展的基础上。时至今日，已经有两种有机添加剂成功使用，分别是合成固体石蜡和低分子量酯化合物。这两种添加剂的熔点大约是99℃，在其熔点以上产生的大量液体降低了粘度。固体石蜡是Sasobit○R，Sasol Wax的一种产品，产于南非。酯化合物是Asphaltan B○R，由德国Romonta GmbH公司生产，是褐煤的甲苯提取物的副产品。

2 国内外最新发展趋势——乳化沥青温拌混合料(EWMA)

EWMA由美国Meadwestvaco公司提出，它是将一种掺加了特殊化学添加剂的高浓度乳化沥青替代普通热沥青进行混合料拌和，其拌合温度为100℃～120℃。截至2005年年底，全球已经铺筑了8段EWMA试验路。乳化沥青型温拌沥青混合料的使用，使得混合料的拌合温度较热拌沥青混合料降低了30℃～50℃，如此产生了巨大的经济效益和社会效益。经国内、国外试验研究发现，乳化沥青温拌混合料具有如下技术优势:

1)在不牺牲沥青混合料路用性能的前提下，拌合温度可降低至100℃～130℃、碾压温度可降低至70℃～120℃;2)混合料的设计、拌和及施工工艺与热拌混合料一致，无需添置新的设备;3)具有良好的适应性:不同石料，不同级配，不同沥青;4)减少燃料消耗，节省20%～30%;5)减少沥青烟的排放，降低对环境的污染和对施工人员健康的损害;6)减轻热拌过程中沥青的老化，延长沥青路面的使用寿命;7)延长施工季节。

乳化沥青型温拌沥青混合料的设计、生产、施工完全可以参照热拌沥青混合料，没有增加任何特殊要求。与其他几种温拌技术相比，乳化沥青温拌技术具有以下特征:

1)对沥青胶结料没有特殊的要求。泡沫沥青技术则要求有合适的硬沥青和软沥青;2)不需要改造现有的设备。泡沫沥青的生产需要特殊的泡沫机械，价格较贵，而且需要对拌和楼的设备进行大的改造。水沸石的添加也需要对拌和楼进行改造;3)路用性能与热拌技术相当。有机蜡的添加对改善混合料的高温性能有很大帮助，然而却牺牲了混合料低温性能;4)降温幅度更大。通过调整配方，可改进和提高的空间更大。